i
TUGAS AKHIR – TL141584
ANALISA EKSITASI TRANSIEN PADA POROS
LOW PRESSURE BOILER FEED PUMP PT.PJB
UP GRESIK
Eldwin
NRP 2713 100 077
Dosen Pembimbing :
Lukman N., S.T., M.Sc.Eng., PhD.
Mas Irfan P. Hidayat, S.T., M.Sc., Ph.D
JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI
Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya 2017
ii
(Halaman ini sengaja dikosongkan)
iii
FINAL PROJECT - TL141584
ANALYSIS OF TRANSIENT EXCITATION FOR
SHAFT LOW PRESSURE BOILER FEED PUMP
PT.PJB UP GRESIK
Eldwin
NRP 2713 100 077
Advisor Lecturer :
Lukman N., S.T., M.Sc.Eng., PhD.
Mas Irfan P. Hidayat, S.T., M.Sc., Ph.D.
MATERIALS AND METALLURGICAL ENGINEERING DEPARTEMENT
Faculty of Industrial Technology
Sepuluh Nopember Institute of Technology
Surabaya 2017
iv
(Halaman ini sengaja dikosongkan)
v
vi
(Halaman ini sengaja dikosongkan)
vii
ANALISA EKSITASI TRANSIEN PADA POROS LOW
PRESSURE BOILER FEED PUMP PT.PJB UP GRESIK
Nama : Eldwin
NRP : 2713100077
Jurusan : Teknik Material dan Metalurgi
Pembimbing : Lukman N., S.T., M.Sc.Eng., PhD.
Mas Irfan P.Hidayat, S.T., M.Sc., PhD.
Abstrak
Dalam sistem Heat Recovery Steam Generator (HRSG)
terdapat low pressure boiler feed pump yang merupakan bagian
penting dalam menunjang proses yang berlangsung dalamnya.
Pompa ini memiliki poros yang mana sering mengalami kegagalan
yaitu sekitar 8-10 dalam setahun. Selama pengoperasiannya, poros
menerima pembebanan yang dapat berlangsung secara dinamis
yang timbul karena adanya pengaruh dari luar pompa tersebut
seperti adanya perubahan tegangan listrik yang mengalir ke pompa,
adanya pengaruh dari buka tutup katup air yang menuju pompa.
Proses mencari tahu pengaruh dari pembebanan yang berubah-
ubah (transien) dilakukan dengan menggunakan software Ansys.
Percobaan ini menggunakan 3 ukuran pembebanan yaitu 17.233 N,
22.306 N, dan 28.025 N. Dari pembebanan tersebut diperoleh 20
nilai displacement untuk tiap pembebanannya. Disamping itu,
diketahui batas pembebanan yang dapat diberikan pada pompa dan
juga diketahui defleksi maksimum yang dapat terjadi pada pompa.
Dari ketiga gaya tersebut diperoleh nilai displacement terbesar
yaitu 2,9631 mm, 3,8354 mm dan 4,8186 mm. Defleksi yang
terjadi masih masuk dalam kategori aman karena masih bersifat
elastis. Tetapi ketika defleksi yang terjadi pada poros lebih dari
3,8354 mm, poros akan mengalami kegagalan karena pembebanan
yang diterima poros bersifat dinamis atau berulang. Peristiwa ini
disebut kegagalan fatigue.
Kata kunci :Pompa, Poros, Analisa Getaran, Transien
viii
(Halaman ini sengaja dikosongkan)
ix
ANALYSIS OF TRANSIENT EXCITATION FOR SHAFT
LOW PRESSURE BOILER FEED PUMP PT.PJB UP
GRESIK
Name : Eldwin
NRP : 2713100077
Department : Teknik Material dan Metalurgi
Advisor : Lukman N., S.T., M.Sc.Eng., PhD.
Mas Irfan P.Hidayat, S.T., M.Sc., PhD.
Abstract
In Heat Recovery Steam Generator (HRSG) system, there is
low pressure boiler feed pump which is an important thing in
operation system. This pump has a shaft which often got failure.
The failure happen around 8 to 10 a year. When the pump is used,
shaft receive dynamic load. It cause by external factor like unstable
voltage to pump, open and close valve that control water to pump.
To find out the effect of dynamic load (transient), software Ansys
been used to illustrate situation that happen to shaft. There are 3
kinds of load 17.233 N, 22306 N, and 28025 N. These load is used
to know the effect to shaft. Each of load get 20 displacement value.
Beside that, in this experiment we know the maximum load and
maximum deflection that shaft can handle. According to those
force, the highest displacement are 0.0029631 m, 0.0038354 m and
0.0048186 m. Those deflection are still in elastic area. But if shaft’s
deflection is more than 3,8354 mm, shaft will fail because of
repeating load. This phenomenon is called fatigue failure
Keywords : Pump, Shaft, Vibration Analysis, Transient
x
(Halaman Ini Sengaja Dikosongkan)
xi
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas
berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis diberi kesempatan untuk
dapat menyelesaikan Tugas Akhir. Tugas Akhir ditujukan untuk
memenuhi mata kuliah wajib yang harus diambil oleh mahasiswa
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi Fakultas Teknologi
Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS), penulis telah
menyelesaikan Laporan Tugas Akhir yang berjudul “Analisis
Eksitasi Transien Pada Poros Low Pressure Boiler Feed Pump
PT.PJB UP GRESIK”.
Pada kesempatan ini penulis ingin berterima kasih juga kepada
semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian laporan
tugas akhir ini:
1. Mama Drg. Apriemi Simanjuntak dan Papa Ir. Napitupulu
yang telah mendoakan,mengasihi, baik itu secara spiritual,
emosional, dan finasial. Adek-adek Ezekiel Aditya dan
Erland Abigail
2. Bapak Dr. Agung Purniawan, S.T, M.Eng., selaku Ketua
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS.
3. Bapak Lukman N., S.T., M.Sc.Eng., PhD. selaku dosen
pembimbing tugas akhir yang telah memberikan bekal
yang sangat bermanfaat.
4. Bapak Mas Irfan P. Hidayat, S.T., M.Sc., Ph.D. selaku co
dosen Pembimbing yang telah banyak membanyak
memberikan ilmu.
5. Ibu Dian Mughni Fellicia S.T,. M.Sc Selaku dosen wali
yang sangat membantu dalam pemilihan mata kuliah,
memberi motivasi dan nasihat dalam mempersiapkan
study kedepan
6. Seluruh dosen dan karyawan Jurusan Teknik Material dan
Metalurgi FTI-ITS.
xii
7. Sahabat-sahabat terbaik saya PKKTM 2013 yang selalu
memberikan canda dan tawa serta memberi warna dalam
kehidupan semasa kuliah di ITS.
8. Teman sependeritaan sepenanggungan dalam melakukan
tugas akhir yaitu Akbar, Aisyah, dan Reggy.
9. Keluarga MT 15 yang banyak memberikan saya
pengalaman berharga selama di Jurusan Teknik Material
dan Metalurgi.
10. Dan seluruh pihak yang telah memberikan partisipasi
dalam Tugas Akhir ini.
Penulis menyadari bahwa dalam pembuatan laporan ini masih
terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik
yang membangun dari pembaca demi perbaikan dan kemajuan
bersama. Penulis berharap laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat
dan dimanfaatkan dengan sebaik-baiknya
Surabaya, Januari 2017
Penulis,
Eldwin
xiii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ........................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN ................................................ v
ABSTRAK ......................................................................... vii
ABSTRACT ....................................................................... ix
KATA PENGANTAR ....................................................... xi
DAFTAR ISI .................................................................... xiii
DAFTAR GAMBAR ...................................................... xvii
DAFTAR TABEL ............................................................ xxi
BAB I PENDAHULUAN ................................................... 1
1.1 Latar Belakang ................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah ............................................................ 2
1.3 Batasan Masalah ................................................................. 2
1.4 Tujuan ................................................................................ 2
1.5 Manfaat Penelitian .............................................................. 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................ 5
2.1 Penelitian Sebelumnya ....................................................... 5
2.2 Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU) ........... 7
2.3 Heat Recovery Steam Generator (HRSG) .......................... 7
2.4 Pompa............................................................................... 11
2.4.1 Klasifikasi Pompa ...................................................... 11
xiv
2.5 Pompa Sentrifugal ............................................................ 15
2.5.1 Komponen-komponen Pompa ................................... 16
2.5.2 Prinsip Kerja Pompa .................................................. 17
2.6 Geometri Komponen yang mengalami kegagalan ............ 18
2.7 Poros ................................................................................ 20
2.7.1 Material yang Digunakan .......................................... 20
2.7.2 Tipe Poros ................................................................. 20
2.7.3 Tegangan Pada Poros................................................. 21
2.7.4 Desain Poros .............................................................. 21
2.7.5 Faktor Konsentrasi Tegangan .................................... 21
2.8 Getaran Mekanis .............................................................. 22
2.8.1 Klasifikasi Getaran .................................................... 23
2.9 Transien (Gejala Peralihan) .............................................. 24
2.10 Kestabilan Tansien Sistem Tenaga ................................. 25
2.11 Akibat Pembebanan Transien ......................................... 27
2.12 Fatigue ........................................................................... 28
2.13 Finite Elemen Method .................................................... 29
2.14 ANSYS ........................................................................... 30
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ...................... 33
3.1 Diagram Alir Penelitian .................................................... 33
3.2 Materi Penilitian ............................................................... 34
3.2.1 Objek Penilitian ......................................................... 34
3.2.2 Peralatan Penilitian .................................................... 35
xv
3.3 Rancangan Penelitian ....................................................... 35
3.4 Permodelan dengan ANSYS 16.0 ..................................... 38
3.4.1 Pemodelan Poros LPBFP ........................................... 39
3.4.2 Properties Material .................................................... 39
3.4.3 Meshing ..................................................................... 40
3.4.4 Boundary Condition .................................................. 40
3.4.5 Analisa Gaya Sentrifugal yang Bekerja pada Poros ... 41
3.4.6 Analisis Momen Bending dan Batas Defleksi............ 41
3.4.7 Membandingkan Perhitungan Manual dan Hasil Ansys
........................................................................................... 42
BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN ...... 43
4.1 Analisa Gaya Sentrifugal Kerja Pompa ............................ 43
4.2 Analisa Kemampuan Material .......................................... 46
4.3 Analisa Pemberian Perubahan Gaya Terhadap Waktu...... 50
4.4 Eksitasi Transien .............................................................. 53
4.4.1 Eksitasi Transien pada Load Step 1 ........................... 53
4.4.2 Eksitasi Transien pada Load Step 2 ........................... 55
4.4.3 Eksitasi Transien pada Load Step 3 ........................... 57
4.4.4 Eksitasi Transien pada Load Step 4 ........................... 59
4.4.5 Eksitasi Transien pada Load Step 5 ........................... 61
4.4.6 Eksitasi Transien pada Load Step 6 ........................... 63
4.4.7 Eksitasi Transien pada Load Step 7 ........................... 65
4.4.8 Eksitasi Transien pada Load Step 8 ........................... 67
xvi
4.4.9 Eksitasi Transien pada Load Step 9 ........................... 69
4.4.10 Eksitasi Transien pada Load Step 10 ....................... 71
4.4.11 Eksitasi Transien pada Load Step 11 ....................... 73
4.4.12 Eksitasi Transien pada Load Step 12 ....................... 75
4.4.13 Eksitasi Transien pada Load Step 13 ....................... 77
4.4.14 Eksitasi Transien pada Load Step 14 ....................... 79
4.4.15 Eksitasi Transien pada Load Step 15 ....................... 81
4.4.16 Eksitasi Transien pada Load Step 16 ....................... 83
4.4.17 Eksitasi Transien pada Load Step 17 ....................... 85
4.4.18 Eksitasi Transien pada Load Step 18 ....................... 87
4.4.19 Eksitasi Transien pada Load Step 19 ....................... 89
4.4.20 Eksitasi Transien pada Load Step 20 ....................... 91
4.4 Pembahasan ...................................................................... 93
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................... 97
5.1 Kesimpulan ...................................................................... 97
5.1 Saran ................................................................................ 97
DAFTAR PUSTAKA ……………………………………….xxiii
BIODATA PENULIS ……………………………………..xxxvii
xvii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Siklus Air dan Steam dalam HRSG ........... …….9
Gambar 2.2 Pompa Aksial .................................................... 12
Gambar 2.3 Pompa Sentrifugal ............................................. 12
Gambar 2.4 Low Pressure Boiler Feed Pump di PT PJB ..... 13
Gambar 2.5 Pompa Aliran Campuran ................................... 13
Gambar 2.6 Pompa Jenis Poros Mendatar ............................. 14
Gambar 2.7 Pompa Jenis Poros Tegak .................................. 14
Gambar 2.8 Pompa Isapan Tunggal ...................................... 15
Gambar 2.9 Pompa Isapan Ganda ......................................... 15
Gambar 2.10 Konstruksi Pompa ........................................... 16
Gambar 2.11 Proses Pemompann ......................................... 17
Gambar 2.12 Penampang Impeler dan Perubahan Energi
Pompa ................................................................................... 18
Gambar 2.13 Poros Low Pressure Boiler Feed Pump ........... 19
Gambar 2.14 Daerah Kritis pada Poros ................................. 22
Gambar 2.15 Respon Sudut Rotor Terhadap Gangguan
Transien ................................................................................ 27
Gambar 2.16 Kurva S-N material Nitronic ........................... 29
Gambar 3.1 Diagram Alir ..................................................... 33
Gambar 3.2 2D Drawing Shaft Low Pressure Boiler Feed Pump
.............................................................................................. 34
Gambar 3.3 Pembebanan yang Terjadi Pada Poros ............... 37
Gambar 3.4 Diagram Alir Pemodelan Menggunakan Software
Ansys .................................................................................... 38
xviii
Gambar 3.5 Hasil Meshing Poros LP BFP ............................ 40
Gambar 4.1 Drawing Shaft Low Pressure Boiler Feed
Pump ..................................................................................... 43
Gambar 4.2 Ilustrasi Gaya yang Bekerja pada Poros ............ 44
Gambar 4.3 Free Body Diagram ........................................... 47
Gambar 4.4 Grafik Momen Bending ketika diberi gaya Pf .... 48
Gambar 4.5 Grafik Momen Bending ketika diberi gaya Py ... 49
Gambar 4.6 Defleksi ............................................................. 49
Gambar 4.7 Respon Sudut Rotor Terhadap Gangguan Transien
.............................................................................................. 50
Gambar 4.8 Kondisi Awal dari Poros Low Pressure Boiler
Feed Pump ............................................................................ 52
Gambar 4.9 Eksitasi pada Loadstep 1 ketika diberikan gaya (a)
17233 N (b) 22306 N (c) 28025 N ...................................... 53
Gambar 4.10 Eksitasi pada Loadstep 2 ketika diberikan gaya
(a) 17233 N (b) 22306 N (c) 28025 N ................................. 55
Gambar 4.11 Eksitasi pada Loadstep 3 ketika diberikan gaya
(a) 17233 N (b) 22306 N (c) 28025 N ................................. 57
Gambar 4.12 Eksitasi pada Loadstep 4 ketika diberikan gaya
(a) 17233 N (b) 22306 N (c) 28025 N ................................. 59
Gambar 4.13 Eksitasi pada Loadstep 5 ketika diberikan gaya
(a) 17233 N (b) 22306 N (c) 28025 N ................................. 61
Gambar 4.14 Eksitasi pada Loadstep 6 ketika diberikan gaya
(a) 17233 N (b) 22306 N (c) 28025 N ................................. 63
Gambar 4.15 Eksitasi pada Loadstep 7 ketika diberikan gaya
(a) 17233 N (b) 22306 N (c) 28025 N ................................. 65
xix
Gambar 4.16 Eksitasi pada Loadstep 8 ketika diberikan gaya
(a) 17233 N (b) 22306 N (c) 28025 N ................................. 67
Gambar 4.17 Eksitasi pada Loadstep 9 ketika diberikan gaya
(a) 17233 N (b) 22306 N (c) 28025 N ................................. 69
Gambar 4.18 Eksitasi pada Loadstep 10 ketika diberikan gaya
(a) 17233 N (b) 22306 N (c) 28025 N ................................. 71
Gambar 4.19 Eksitasi pada Loadstep 11 ketika diberikan gaya
(a) 17233 N (b) 22306 N (c) 28025 N ................................. 73
Gambar 4.20 Eksitasi pada Loadstep 12 ketika diberikan gaya
(a) 17233 N (b) 22306 N (c) 28025 N ................................. 75
Gambar 4.21 Eksitasi pada Loadstep 13 ketika diberikan gaya
(a) 17233 N (b) 22306 N (c) 28025 N ................................. 77
Gambar 4.22 Eksitasi pada Loadstep 14 ketika diberikan gaya
(a) 17233 N (b) 22306 N (c) 28025 N ................................. 79
Gambar 4.23 Eksitasi pada Loadstep 15 ketika diberikan gaya
(a) 17233 N (b) 22306 N (c) 28025 N ................................. 81
Gambar 4.24 Eksitasi pada Loadstep 16 ketika diberikan gaya
(a) 17233 N (b) 22306 N (c) 28025 N .................................. 83
Gambar 4.25 Eksitasi pada Loadstep 17 ketika diberikan gaya
(a) 17233 N (b) 22306 N (c) 28025 N ................................. 85
Gambar 4.26 Eksitasi pada Loadstep 18 ketika diberikan gaya
(a) 17233 N (b) 22306 N (c) 28025 N ................................. 87
Gambar 4.27 Eksitasi pada Loadstep 19 ketika diberikan gaya
(a) 17233 N (b) 22306 N (c) 28025 N ................................. 89
Gambar 4.28 Eksitasi pada Loadstep 20 ketika diberikan gaya
(a) 17233 N (b) 22306 N (c) 28025 N .................................. 91
Gambar 4.29 Kurva displacement pada pembebanan 17.233 N
.............................................................................................. 92
xx
Gambar 4.30 Kurva displacement pada pembebanan 22.306 N
.............................................................................................. 92
Gambar 4.31 Kurva displacement pada pembebanan 28.025 N
.............................................................................................. 92
xxi
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Komposisi Kimia Nitronic .................................. 34
Tabel 3.2 Sifat Mekanik Nitronic 50 ................................... 35
Tabel 3.3 Percobaan 1 .......................................................... 35
Tabel 3.4 Percobaan 2 .......................................................... 36
Tabel 3.5 Percobaan 3 .......................................................... 37
Tabel 3.6 Gaya pada Analisa Ini .......................................... 37
Tabel 4.1 Gaya Sentrifugal pada Poros ............................... 45
Tabel 4.2 Sifat Mekanik Nitronic 50 ................................... 46
Tabel 4.3 Data Kurva Tegangan Regangan Sebenarnya ..... 46
Tabel 4.4 Pengaruh Tegangan Transien .............................. 93
xxii
(Halaman Ini Sengaja Dikosongkan)
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
PT. Pembangkit Jawa-Bali merupakan salah satu anak
perusahaan PT Pembangkit Listrik Negara yang dibangun untuk
menunjang kebutuhan listrik yang dibutuhkan di Pulau Jawa
dan Bali. PT. Pembangkit Jawa-Bali UP Gresik terletak di
Gresik yang mana pembangkit ini dapat menghasilkan listrik
sebesar 12.814 GWh per tahunnya.Di PJB UP Gresik memiliki
tiga jenis pembangkit antara lain Pembangkit Listrik Tenaga
Uap (PLTU), Pemangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG), dan
Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap. PLTU menggunakan
uap sebagai bahan bakarnya, PLTG menggunakan gas alam
sebagai bahan bakarnya, dan PLTGU menggunakan kombinasi
kedua pembangkit tersebut.
PLTGU disebut sebagai combine cycle power plant.
Pembangkit ini memanfaatkan gas alam dan juga uap sebagai
bahan bakarnya. Pada pembangkit ini menggunakan boiler
HRSG yang berfungsi untuk meningkatkan efisiensi bahan
bakar dipakai pada unit turbin gas, yang digunakan untuk unit
turbin uap. HRSG prinsipnya sebagai pembentuk uap
bertekanan, dengan media panas yang berasal dari gas buang
turbin gas. Uap bertekanan tersebut dipergunakan untuk
menggerakkan turbin uap dan selanjutnya memutar generator.
Heat Recovery Steam Generator (HRSG) merupakan
tempat untuk memanaskan air menjadi uap super heat. Heat
Recovery Steam Generator (HRSG) memerlukan supply air
dalam proses pemanasannya. Kebutuhan air ini dipenuhi oleh
boiler feed pump (BFP). Alat ini dibedakan menjadi dua
berdasarkan tekanannya yaitu Low Pressure (LP) dan High
Pressure (HP). Pada proses nya sering sekali terjadi
permasalahan dari Low Pressure Boiler Feed Pump (LP BFP)
sekitar 8-10 kali tiap tahun. Dikarenakan terjadinya permasalah
2 Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB I PENDAHULUAN
yang berulang maka dibutuhkan cara pencegahannya dengan
menganalisa hal yang mungkin menyebabkan hal itu terjadi.
Penelitian poros lebih mendalam maka dilakukan simulasi
pemodelan fungsi beban terhadap waktu pada Low Pressure
Boiler Feed Pump. Dengan menggunakan konsep Metode
Elemen Hingga atau Finite Element Method (FEM) dengan
aplikasi ANSYS, diharapkan dapat diketahui perubahan yang
dialami oleh poros Low Pressure Boiler Feed Pump ketika
mengalami eksitasi transient terhadap tegangan dan
integritasnya. Oleh karena itu, penelitian ini diharapkan mampu
mengurangi kegagalan yang dialami oleh perusahaan.
I.2 Perumusan Masalah
Permasalahan yang dibahas dalam penelitian tugas akhir
ini adalah bagaimana pengaruh eksitasi transient terhadap
deformasi dan unjuk kerja poros low pressure boiler feed
pump?
I.3 Batasan Masalah
Beberapa batasan masalah dan asumsi yang digunakan agar
penelitian dapat berjalan dengan baik
1. Komponen poros low pressure boiler feed pump memiliki
komposisi material dan sifat mekanik yang homogen
2. Kondisi operasi diasumsikan sesuai dengan standar
3. Posisi pemasangan diasumsikan sudah sesuai prosedur
I.4 Tujuan
Adapun tujuan yang dilaksanakan pada penelitian ini
adalah menganalisis pengaruh eksitasi transient terhadap
deformasi dan unjuk kerja poros low pressure boiler feed pump
I.5 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang didapatkan dari penelitian ini adalah
mengetahui pengaruh yang timbul pada poros low pressure
3
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB I PENDAHULUAN
boiler feed pump ketika menerima eksitasi transien terhadap
deformasi dan unjuk kerja poros tersebut.
4 Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB I PENDAHULUAN
(Halaman Ini Sengaja Dikosongkan)
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Penelitian Sebelumnya
I kadek Dwi Permana (2016) melakukan penelitian
terhadap getaran poros motor dan pompa yang mengalami
misalignment. Melakukan teknik perawatan dengan
menganalisis getaran pada motor dan pompa yang mengalami
misalignment dengan dibantu alat ukur getaran. Hal ini
digunakan guna meminimalisir perlatan shut down secara tiba-
tiba. Dari hari penelitiannya diperoleh amplitude tinggi pada
pompa aksial kondisi getaran zona C sebesar 6.32 mm/s, serta
amplitudo tinggi pada pompa horizontal kondisi getaran zona B
sebesar 2.72 mm/s, berdasarkan ISO 10816-3. Berdasarkan
penelitian yang dilakukan diketahui bahwa secara keseluruhan
getaran motor menunjukkan adanya kombinasi kerusakan
misalignment parallel dan sudut. Pengaruh misalignment sudut
sangat besar melalui hasil pengukuran arah aksial dan looseness
bantalan melalui arah radial. Berdasarkan getaran pompa
menunjukkan pengaruh dari misalignment kecil dan kerusakan
yang lebih dominan adalah looseness dalam hal mempengaruhi
tingginya getaran karena getaran secara harmonik dan acak
hingga frekuensi tinggi pada arah radial maupun aksial.
Farandy Afrizal (2013) melakukan analisa kerusakan pada
centrifugal pump P951E. Dimana penelitian ini dilakukan
dengan inspeksi vibrasi dan pemeriksaan visual untuk
mengetahui akar penyebab kerusakan. Dalam pengamatan
terhadap grafik spectrum vibrasi diperoleh informasi adanya
indikasi terjadinya misalignment. Selain itu, grafik juga
menunjukkan bahwa kerusakan yang paling dominan adalah
unbalance dan structure looseness. Maka dari penelitian ini
diketahui bahwa kerusakan yang terjadi pada centrifugal pump
karena adanya misalignment, looseness pada bearing dan
6 Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
kerusakan unbalance yang terjadi pada pondasi pompa dan
motor.
Moh. Ishak (2012) melakukan penelitian mengenai
proteksi vibrasi pada pompa sentrifugal dengan menggunakan
fast fourier transform dan neural network. Dalam penelitian ini
diketahui bahwa amplitudo frekuensi unbalance putaran 3 kali
lebih besar dari pada amplitudo pada kondisi unfault dengan
kondisi frekuensi yang sama. Sedangkan kondisi looseness,
amplitudo frekuensi dasar menjadi 2 kali nilai kondisi normal.
Dengan menggunakan neural network akan diperoleh
keberhasilan yang mencapai 90%
Fred R. Szenasi dan Walter W. von Nimitz melakukan
analisa transien pada motor yang tersinkronisasi. Filosofi
penempatan kecepatan kritis torsional terhadap eksitasi transien
dari suatu motor yang tersinkronisasi merupakan suatu hal yang
penting untuk dipertimbangkan dalam mendesain suatu sistem.
Eksitasi terjadi dari suatu motor yang tersinkronisasi selama
proses awal disebabkan oleh slipping yang terjadi pada sistem
listriknya. Sistem dari frekuensi natural diatur dengan baik
untuk ketercapaian operasi yang berkelanjutan seperti nilai
terendah dari eksitasi transien. Tingkatan respon dari eksitasi
bergantung pada nilai percepatan, rata-rata torsi, dan dinamika
torsi ketika terjadi resonansi. Frekuensi resonansi torsional
dapat diatur dengan mengubah kekakuan dan inersia dari
kompenen agar dapat meminimalkan respon transien yang
terjadi. Nilai yang diperbolehkan diawal mulai alat
berhubungan secara langsung dengan nilai tegangan dan
bergantung pada persentase dari tingkat kelelahan yang dialami
tiap awal mulai alat.
J.C. Wachel dan Fred R. Szenasi melakukan analisa
getaran torsional pada mesin yang berputar. Suatu sistem yang
melewati frekuensi natural torsional ketika awal mulai alat
dapat menghasilkan tegangan transien pada poros secara
signifikan. Motor yang disinkronisasi membutuhkan suatu
analisis transien torsional. Selama awal mulai awal, ketika
7
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
percepatan melewati suatu resonansi, tegangan akan secara
normal lebih rendah dibandingkan dengan nilai ketika keadaan
steady-state. Ketika motor mulai disinkronisasi, terjadi eksitasi
karena field slippage. Bersamaan dengan meningkatnya
kecepatan motor, frekuensi eksitasi torsional semakin menurun
hingga nol. Selama proses awal mulai alat, sistem torsional akan
tereksitasi pada frekuensi resonansinya dibawah 120 Hz.
II.2 Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU)
PLTGU adalah gabungan antara Pembangkit Listrik
Tenaga Gas (PLTG) dan Pembangkit Listrik Tenaga Uap
(PLTU). Karena itu PLTGU disebut juga sebagai combine cycle
power plant. PLTG menggunakan bahan bakar gas atau minyak
solar (HSD). Sedangkan PLTUnya tidak membutuhkan bahan
bakar untuk memanaskan air hingga menjadi uap, yang
kemudian digunakan untuk memutar turbin uap. Proses tersebut
memanfaatkan gas buang yang dihasilkan dari proses
pembakaran pada PLTG, yang masih mempunyai temperatur
(panas) lebih kurang 500oC, yang digunakan untuk
memanaskan air hingga menjadi uap pada Heat Recovery Steam
Generator (HRSG). Selanjutnya uap hasil pemanasan tadi
digunaka untuk memutar turbin uap (PLTU).
Dibandingkan dengan operasional pembangkit thermal yang
lain, PLTGU mempunyai nilai efisiensi lebih tinggi karena
proses operasionalnya justru memanfaatkan gas buang. Selain
itu bila dibandingkan dengan PLTU batubara atau PLTU
minyak dari segi waktu start lebih cepat, karena hanya
membutuhkan 4 jam. Sedangkan PLTU berbahan bakar minyak
atau batu bara membutuhkan waktu lebih kurang 8 jam. (PJB
Gresik)
II.3 Heat Recovery Steam Generator
Boiler Heat Recovery Steam Generator sangat bermanfaat
untuk meningkatkan efisiensi bahan bakar yang dipakai pada
unit turbin gas, yang selanjutnya akan menggerakkan unit turbin
8 Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
uap. Sistem pembangkit listrik yang memanfatkan proses ini
disebut Pusat Listrik tenaga Gas dan Uap (PLTGU) atau unit
pembangkit siklus kombinasi CCPP (Combined Cycle Power
Plant). Boiler Heat Recovery Steam Generator adalah bagian
penting PLTGU. Dimana unit pembangkit PLTGU disebut juga
Blok PLTGU. Siklus Pusat Listrik Tenaga Gas dan Uap
(PLTGU) adalah gabungan siklus Brayton turbin gas dan siklus
Rankine turbin uap. Boiler Heat Recovery Steam Generator
merupakan bagian dari siklus Rankine. Heat Recovery Steam
Generator prinsipnya sebagai pembentuk uap bertekanan,
dengan media panas berasal dari gas buang turbin gas.
Kemudian uap bertekanan tersebut dipergunakan untuk
menggerakkan turbin uap dan selanjutnya memutar generator.
Produksi uap yang dapat dihasilkan Heat Recovery Steam
Generator tergantung pada kapasitas energi panas yang masih
dikandung gas buang dari unit turbin gas, yang berarti
bergantung pada beban unit turbin gas. Pada dasarnya, turbin
gas yang beroperasi pada putaran tetap, aliran udara masuk
kompresor juga tetap. Perubahan beban turbin yang tidak
konstan dengan aliran bahan bakar mengikuti perubahan,
sehingga suhu gas buang juga berubah-ubah mengikuti
perubahan beban turbin gas. Suhu gas buang unit turbin gas
tetap konstan diperoleh dengan cara mengatur pembukaan sirip-
sirip pemandu aliran udara masuk (IGV, Inlet Guide Vane) guna
mengatur laju aliran udara masuk ke kompressor, dimana suhu
gas buang sebagai umpan baliknya. Sebagian boiler HRSG
dapat dilengkapi dengan pembakaran tambahan untuk
meningkatkan kapasitas produksi uap nya dan sebagian
produksi uapnya dapat digunakan untuk keperluan pemanasan
aplikasi lainnya (cogeneration). Dengan pembakaran tambahan
ini, kestabilan produksi uap HRSG dapat dipertahankan.
Sehingga kestabilan turbin uap yang menggunakan uap itu
dapat dijaga walaupun beban turbin gas berubah-ubah dan suhu
gas buang turbin gas (aliran udara masuk kompresor) tidak
harus dijaga tetap konstan (tidak diharuskan pengaturan IGV).
9
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Gambar 2.1 Siklus Air dan Steam dalam HRSG (PJB Gresik,2015)
10 Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Proses turbin gas (open cycle) ke dalam Heat Recovery
Steam Generator. Gas buang yang masuk mempunyai
temperatur yang masih tinggi, yaitu sekitar 540°C hingga dapat
digunakan untuk memanaskan air dan membentuk uap di Heat
Recovery Steam Generator. Di dalam Heat Recovery Steam
Generator terdapat pipa-pipa kecil melintang atau yang disebut
dengan tube-tube. Isinya adalah air, yang nantinya akan
dipanasi oleh gas buang yang masuk, sehingga berubah menjadi
uap. Secara umum proses pemanasan air dalam Heat Recovery
Steam Generator (HRSG) dapat dijelaskan sebagai berikut:
1. Proses pemanasan air dimulai dari bagian paling atas, yaitu
air kondensat dipompa oleh condensate extraction pump
dipanaskan di preheater.
2. Kemudian air yang sudah dipanaskan di preheater masuk
ke deaerator, untuk menghilangkan kandungan udara dan
zat-zat terlarut pada air kondensat, air kondensat yang
masuk ke deaerator di-spray dengan uap tekanan rendah
sehingga juga menaikkan temperatur air kondensat.
3. Dari deaerator untuk air tekanan rendah (low pressure )
dipompa oleh LP boiler feed pump (LP BFP) masuk ke LP
economizer, lalu masuk ke LP drum. Selanjutnya dipompa
dengan LP boiler circulation pump (LP BCP), dan
dilewatkan melalui LP evaporator. Di sini air bertekanan
rendah tersebut akan meningkat temperaturnya, dan
selanjutnya dialirkan ke LP Steam drum untuk dipisahkan
antara air dan uap. Untuk air nya ditampung di bagian
bawah drum, sedangkan uapnya disalurkan ke LP steam
turbin.
4. Di sisi High Pressure (HP), dari Deaerator, air dipompa
oleh HP Boiler Feed Pump (HP BFP) masuk ke
HPPrimary Economizer, lalu ke HP
SecondaryEconomizer, dan masuk ke HP Drum.
Selanjutnya dipompa oleh HP Boiler Circulation Pump
(HP BCP) ke HP Evaporator sehingga air bertekanan
tinggi tersebut akan meningkat temperaturnya. Dan
11
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
selanjutnya dialirkan ke HP Drum untuk dipisahkan antara
air dan uap.
5. Air ditampung di bagian bawah drum untuk disirkulasikan
lagi. Sedangkan untuk steam-nya dialirkan menuju ke
Primary Superheater. Sebelum dialirkan ke HP Steam
Turbin, uap kering yang terbentuk terlebih dahulu
dialirkan ke Primary Superheater dan Secondary
Superheater. Fungsinya untuk menaikkan temperatur uap
kering tersebut hingga menjadi uap superheat sebelum
digunakan dalam proses HP Steam turbin, diantara
Primary Superheater dan Secondary Superheater terdapat
Desuperheater yang berfungsi untuk mengatur temperatur
, dimana temperarure HP steam dijaga pada set 507°C.
menghindari temperatur lebih atau kurang. (PJB
Gresik,2015)
II.4 Pompa
Pompa adalah suatu alat atau mesin untuk memindahkan
cairan dari satu tempat ketempat lain melalui suatu media
perpipaan dengan cara menambahkan energi pada cairan yang
dipindahkan dan berlangsung secara terus menerus. Pompa
beroperasi dengan prinsip membuat perbedaan tekanan antara
bagian masuk (suction) dengan bagian keluar (discharge).
Dengan kata lain, pompa berfungsi mengubah tenaga mekanis
dari suatu sumber tenaga (penggerak) menjadi tenaga kinetis
(kecepatan), dimana tenaga ini berguna untuk mengalirkan
cairan dan mengatasi hambatan yang ada sepanjang
pengaliran. (Gusniar, 2014)
II.4.1 Klasifikasi Pompa
Klasifikasi pompa dapat dibedakan berdasarkan beberapa
kriteria atau ketentuan, antara lain:
a. Klasifikasi menurut jenis arah aliran nya.
Menurut jenis impellernya, pompa dibagi menjadi tiga:
12 Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
1. Pompa Aksial
Pompa aksial adalah pompa yang pada saat terjadi
kenaikan kecepatan putaran pada impeller, aliran pada
saluran discharge arahnya aksial (searah poros).
2. Pompa Sentrifugal (Radial)
Pompa Sentrifugal adalah pompa yang dimana
pada saat terjadi kenaikan kecepatan pada impeller,
aliran fluida pada sisi discharge (keluaran) arahnya
sentrifugal (tegak lurus porosnya)
Gambar 2.2 Pompa Aksial (Rosyid, 2010)
Gambar 2.3 Pompa Sentrifugal (Rosyid, 2010)
13
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
3. Pompa Campuran
Mixed pump adalah pompa yang pada saat terjadi
kenaikan kecepatan putaran pada impeller, arah aliran
pada saluran discharge merupakan gabungan antara
sentrifugal dan aksial.
Gambar 2.4 Low Pressure Boiler Feed Pump di PT PJB
(PJB Gresik)
Gambar 2.5 Pompa Aliran Campuran (Rosyid, 2010)
14 Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
b. Klasifikasi menurut jenis poros
Menurut letak poros, pompa dibagi menjadi dua, yaitu:
1. Poros Mendatar Pompa dengan posisi poros mendatar
2. Poros Tegak
Pompa dengan posisi poros tegak
Gambar 2.6 Pompa Jenis Poros Mendatar (Rosyid, 2010)
Gambar 2.7 Pompa Jenis Poros Tegak (Rosyid, 2010)
15
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
c. Klasifikasi menurut sisi masuk impeller
Menurut sisi masuk impeller, pompa sentrifugal dibagi
menjadi dua, yaitu:
1. Pompa isapan tunggal (single suction)
Pompa sentrifugal yang mempunyai sisi masuk
hanya satu (tunggal).
2. Pompa isapan ganda (double suction) Pompa sentrifugal yang mempunyai sisi masuk ganda
atau mempunyai isapan ganda.
II.5 Pompa Sentrifugal
Pompa sentrifugal adalah pompa salah satu jenis pompa
pemindah nonpositif yang prinsip kerjanya mengubah energi
kinetis (kecepatan) cairan menjadi energi potensial (dinamis)
melalui suatu impeller yang berputar dalam casing.
Gambar 2.8 Pompa Isapan Tunggal (Rosyid, 2010)
Gambar 2.9 Pompa Isapan Ganda (Rosyid, 2010)
16 Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II.5.1 Komponen-Komponen Pompa
Komponen-komponen penting dari pompa sentrifugal
adalah komponen yang berputar dan komponen tetap.
Komponen berputar terdiri dari poros impeler, sedangkan
komponen yang tetap adalah rumah pompa (casing), bantalan
(bearing), komponen lainnya dapat dilihat secara lengkap dan
nama-nma komponen pada gambar 2.10
Gambar 2.10 Konstruksi Pompa (Sari, 2013)
Keterangan Gambar :
009. Tutup rumah pompa
011. Rumah pompa
020. Cincin penyekat
031. Penekan paking
033. Paking
101. Impeler
105. Mur impeler
111. Poros
17
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
112-1. Selubung
121-1. Pasak
122-1. Pasak
122. Cincin konstruksi
131. Kopling
201. Rumah bantalan
202. Tutup bantalan
229. Penopang
779. Penyangga
II.5.2 Prinsip Kerja Pompa
Pada pompa terdapat sudut-sudut impeler Gambar 2.12
yang berfungsi mengangkat zat cair dari tempat yang lebih
rendah ke tempat yang lebih tinggi (Gambar 2.11). Impeler
dipasang pada poros pompa yang berhubungan dengan motor
penggerak, biasanya motor listrik atau motor bakar.
Gambar 2.11 Proses Pemompaan (Sari, 2013)
Poros pompa akan berputar apabila penggeraknya
berputar, karena poros pompa berputar impeler dan sudut-sudut
impeler berputar zat cair yang di dalamnya akan ikut berputar
sehingga tekanan dan kecepatannya naik dan terlempar dari
18 Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
tengah pompa ke saluran yang berbentuk volut atau spiral yang
kemudian disalurkan keluar melalui nosel.
Jadi fungsi impeler pompa adalah merubah energi mekanik
yaitu putaran impeler menjadi energi fluida (zat cair). Jadi, zat
cair yang masuk pompa akan mengalami pertambahan energi.
Pertambahan energi pada zat cair mengakibatkan pertambahan
head tekan, head kecepatan dan head potensial. Jumlahh dari
ketiga bentuk head tersebut dinamakan head total. Head total
pompa juga bisa didefinikan sebagai selisih head total (energi
persatuan berat) pada sisi pompa dengan sisi keluar pompa.
Pada Gambar 2.12 aliran air di dalam pompa akan ikut
berputar karena gaya sentrifugal dari impeler yang berputar.
Gambar 2.12 Penampang Impeler dan Perubahan Energi Pompa
(Sari, 2013)
II.6 Geometri Komponen yang Mengalami Kegagalan
Komponen yang mengalami kegagalan yang menajadi
objek penelitian pada tugas akhir ini adalah poros dari low
pressure boiler feed pump dari plant PLTU PT PJB Unit
Pembangkit Gresik yang bisa dilihat pada Gambar 2.13
19
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Gambar 2.13 Poros Low Pressure Boiler
Feed Pump dan Ukurannya (PJB Gresik)
20 Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II.7 Poros
Dalam buku Machine Design (Khurmi & K.Gupta, 2005)
dijelaskan bahwa poros adalah suatu elemen mesin yang
berputar untuk meneruskan tenaga dari sumber tenaga ke
bagian mesin lain nya. Tenaga di transmisikan pada poros
melalui gaya tangensial dan torsi yang kemudian akan
disalurkan pada berbagai komponen mesin lain nya, untuk
menyalurkan tenaga ini biasa nya melalui gear atau pulley.
II.7.1 Material yang digunakan untuk poros
Dalam melakukan pemilihan material untuk poros, harus
diperhatikan beberapa hal. Kriteria sifat-sifat material yang
penting untuk mendapatkan poros yang baik adalah sebagai
berikut:
a. Harus mempunyai kekuatan yang tinggi
b. Harus mempunyai sifat mampu mesin yang baik
c. Mempunyai factor sensitivitas terhadap takikan yang
rendah
d. Mempunyai sifat heat treatmen yang baik
e. Mempunyai ketahanan aus yang baik
II.7.2 Tipe Poros
Dibawah ini dijelaskan dua tipe poros yang ada yaitu
transmission shaft dan machine shaft
a. Transmission shaft : adalah poros yang mentransmisikan
tenaga dari sumber tenaga menuju komponen mesin
lainnya. Counter shaft, line shaft, over head shaft, dan
seluruh jenis poros yang digunakan dalam suatu pabrik
adalah transmission shaft. Poros jenis ini biasanya
mempunyai gear ataupun pulley untuk mentransmisikan
tenaga, shaft jenis ini biasanya dikenai bending maupun
torsi.
b. Machine shaft : poros jenis ini adalah bagian dari suatu
mesin itu sendiri, crank shaft adalah salah satu contoh dari
machine shaft.
21
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II.7.3 Tegangan pada Poros
Pada poros ada beberapa jenis tegangan yang bekerja,
dibawah ini dijelaskan tegangan-tegangan yang bekerja pada
poros
a. Shear stress karena adanya torsi
b. Bending stress (tensile/compressive) akibat adanya gaya
akibat adanya gear ataupun pulley dan juga akibat berat
dari poros itu sendiri
c. Tegangan kombinasi dari torsi dan bending.
Pada poros mesin yang berputar biasanya terjadi torsional
bending dimana beban bending bekerja pada poros yang
berputar.
II.7.4 Desain poros
Desain poros bisa didasarkan oleh dua hal yaitu
(1)kekuatan serta (2)kekakuan dan rigiditas, pada desain poros
berbasis kekuatan kasus-kasus dibawah ini biasa nya
diperhatikan:
a. Poros yang di desain untuk menerima torsi
b. Poros yang di desain untuk menerima momen bending
c. Poros yang di desain untuk menerima kombinasi
tegangan dari torsi dan momen bending
d. Poros yang di desain untuk menerima beban axial yang
dikombinasikan dengan torsi dan momen bending.
II.7.5 Faktor Konsentrasi Tegangan
Lokasi-lokasi kritis biasa nya pada lapisan luar, pada
lokasi axial dimana momen bending besar, lokasi dimana ada
torsi, dan dimana terdapat tegangan yang terkonsentrasi.
Proses analisis tegangan untuk mengetahui adanya
kelelahan bergantung pada konsentrasi tegangan. Konsentrasi
tegangan pada leher poros maupun pada rumah pasak
bergantung pada spesifikasi ukurannya, untungnya karena
sering digunakan maka ukuran dari leher poros maupun rumah
pasak ini sudah ada standar-standar tertentu sehingga
memudahkan untuk mengestimasi nilai factor konsentrasi
tegangan.
22 Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II.8 Getaran Mekanis
Getaran adalah gerakan berisolasi dari sistem mekanis
serta kondisi-kondisi dinamisnya. Gerakan dapat berupa
benturan yang berulang serta kontinyu atau dengan kata lain
dapat juga berupa gerakan tidak beraturan atau acak. Getaran
sebagai fenomena alam merupakan kecenderungan respons
alam atau respon yang terjadi, baik langsung maupun tidak
langsung, akibat terjadinya peristiwa alam. Getaran merupakan
salah satu fenomena alam.
Contoh penjelasan teknik untuk fenomena getaran mesin
terhadap fondasi antara lain getaran mesin disebabkan oleh
adanya variasi oleh sistem penggerak menjadi gaya yang
memiliki resultan tidak sama dengan nol atau resultan gaya
dengan harga berubah – ubah. Gaya di dalam sebuah mesin
selalu berubah, baik harga maupun arahnya, belum lagi
ditambah gaya luar sebagai gangguan misalnya dari efek
inersia. Getaran mesin juga dapat terjadi antara lain oleh gaya
putar atau torsi yang tidak seimbang, dalam artian gaya tersebut
tidak mempunyai harga tetap; perubahan tekanan gas dalam
torak dan perubahan gaya kelembaman atau momen lentur
dalam setiap getaran benda. Kalau gaya yang berubah – ubah
dalam mesin ini terjadi pada kecepatan yang sama dengan
getaran frekuensi pribadi dari struktur atau konstruksi
keseluruhan mesin maka resonansi akan terjadi. Resonansi akan
menyebabkan amplitude getaran menjadi naik secara teoritis
Gambar 2.14 Daerah Kritis pada Poros
23
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
dengan ideal frekuensi hingga mencapai tak berhingga.
(Karyasa, 2011)
II.8.1 Klasifikasi Getaran
a. Getaran bebas didefinisikan sebagai getaran yang terjadi
pada suatu sistem (mekanisme) tanpa adanya pengaruh
luar (eksitasi) yang mempengaruhinya. Getaran ini
merupakan respon natural pada suatu struktur yang
mengalami impak atau pergeseran
b. Getaran paksa dapat didefinisikan sebagai getaran yang
terjadi pada suatu sistem karena adanya rangsangan gaya
luar. Getaran ini merupakan respon dari gaya yang
berulang-ulang dan menyebabkan struktur bergetar pada
frekuensi eksitasinya.
c. Getaran tak teredam adalah getaran dimana tidak ada
kehilangan energi yang disebabkan tahanan selama osilasi.
d. Getaran teredam adalah getaran dimana terjadi kehilangan
energi yang disebabkan tahanan selama osilasi
e. Getaran linier adalah semua komponen sistem yang
bergetar, baik itu pegas, massa, dan peredam berperilaku
linier.
f. Getaran non-linier adalah semua komponen sistem yang
bergetar baik itu pegas, massa, dan peredam berperilaku
non linier.
g. Getaran deterministic adalah getaran di mana harga
eksitasi yang bekerja pada sistem diketahui setiap saat.
h. Getaran random atau getaran acak adalah getaran di mana
harga eksitasi yang bekerja pada sistem tidak dapat
diperkirakan. (Karyasa, 2011)
i. Getaran sinusoidal adalah getaran spesial. Struktur
digetaran oleh suatu gaya normal pada suatu frekuensi.
(LDS-Dactron, 2003)
24 Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II.9 Transien (Gejala Peralihan)
Gejala peralihan atau transien merupakan perubahan nilai
tegangan atau arus maupun keduanya baik sesaat maupun dalam
jangka waktu tentu (dalam orde mikro detik) dari kondisi
tunaknya (steady state). Penyebabnya adalah dapat dari
lingkungan atau faktor eksternal seperti dari lingkungan atau
faktor eksternal seperti petir, dan dapat juga akibat perlakuan
terhadap sistem itu sendiri atau faktor internal seperti switching.
Transien sudah lama digunakan dalam istilah tenaga listrik
sebagai sesuatu kejadian yang sebenarnya tidak diinginkaan dan
sifatnya sangat cepat, namun merupakan suatu kejadian yang
alami sehingga tidak dapat dicegah. Kondisi transien dapat
berupa tegangan maupun arus. (Prayitno, et al., 2013)
Getaran transien merupakan getaran yang terjadi secara
berkelanjutan dalam suatu sistem mekanik. Hal ini dapat
disebabkan oleh getaran paksa atau bebas, atau keduanya.
Beban transien juga disebut sebagai impak atau kejut secara
mekanik, merupakan eksitasi yang nonperiodik.
Dalam kehidupan nyata, kejut secara mekanik sering
terjadi. Contoh kejut seperti forging hammer, benda yang jatuh
dari ketinggian.
Fungsi gaya spektrum yang diberikan merupakan suatu
plot dari kuantitas respon, dipilih untuk menggambarkan suatu
pengaruh dari suatu fungsi gaya dalam satu derajat kebebasan,
berbanding dengan rasio dari karakteristik periodik. Mengenai
fenomena kejut lebih cocok mengkaitkan dengan perubahan
waktu impulse. Pendekatan ini sesuai karena eksitasi
pembebanan transien terjadi relatif dalam waktu yang singkat.
Hal ini mengarahkan penggunaan spektrum secara periodik.
Nilai maksimum absolut dari displacement, kecepatan,
atau percepatan dari sistem yang muncul pada suatu waktu yang
merupakan hasil dari fungsi gaya disebut sebagai respon
maximax
25
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Nilai maksimum displacement dari suatu sistem selama di
daerah getaran sisa disebut sebagai amplitudo yang menentukan
posisi akhir ekuilibrium (Ledezma, n.d.)
Suatu kejut yang sederhana dapat didefinisikan sebagai
suatu transmisi kinetik pada sistem yang menggunakan waktu
yang singkat dibandingkan dengan waktu osilasi natural sistem.
Kejut dan getaran transien dapat dijeaskan dalam bentuk
gaya, akselerasi, kecepatan, displacement dan untuk
memperoleh penjelesan yang lengkap diperlukan peroleh waktu
yang tepat.
Dalam banyak permasalahan bentuk gelombang tidaklah
menjadi tujuan utama, tetapi lebih kepada estimasi pengaruh
atau efek dari kejut atau getaran transien pada sistem mekanik.
Metode yang paling berguna untuk mendeskripsikan yaitu
dengan analisis Fourier. Jika fungsi waktu untuk kejut adalah
f(t) maka bentuk persamaan Fourier adalah (Broch, 1984)
𝐹(𝑓) = ∫ 𝑓(𝑡)𝑒−𝑖2𝜋𝑓𝑡𝑑𝑡∞
−∞ (2.1)
II.10 Kestabilan Transien Sistem Tenaga
Arus yang mengalir pada sebuah generator ac atau motor
serempak bergantung pada besarnya tegangan yang
dibangkitkan, pada sudut fasa tegangan dalam (internal) relatif
terhadap sudut fasa tegangan dalam pada semua mesin lain yang
ada pada sistem, dan pada karakteristik jaringan dan beban
Sudut fasa tegangan-dalam tergantung pada posisi relatif
rotor-rotor mesin. Jika keadaan serempak dari generator-
generator pada suatu sistem tidak dipelihara, sudut fasa dari
tegangan-dalamnya akan selalu berubah-ubah satu terhadap
yang lainnya, dan keadaan ini tidak aan memungkinkan
pengoperasian yang baik. Sudut fasa tegangan-dalam pada
mesin-mesin serempak dapat tetap konstan hanya juka
kecepatan semua mesin tetap konstan yaitu sama dengan
kecepatan yang sesuai dengn frekuensi fasor acuan. Jika beban
26 Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
pada salah satu generator atau pada keseluruhan sistem berubah,
arus yang mengalir pada generator atau pada keseluruhan
sistem yang berubah. Jika perubahan arus tidak menyebabkan
perubahan pada besarnya tegangan-dalam mesin, sudut fasa
tegangan-dalam harus berubah. Jika perubahan sesaat pada
kecepatan diperlukan untuk mendapatkan pengaturan sudut fasa
tegangan yang satu terhadap yang lain, karena sudut fasa
ditentukan oleh posisi relatif rotor-rotornya. Jika mesin-mesin
sudah menyesuaikan diri masing-masing pada sudut fasa yang
baru, atau jika suatu gangguan yang mengakibatkan perubahan
sesaat pada kecepatan sudah ditiadakan, mesin-mesin tersebut
kembali beroperasi pada kecepatan serempak. Jika salah satu
mesin tidak tetap serempak dengan keseluruhan sistem,
terjadiah arus sirkulasi (circulating current) yang besar. Dalam
suatu sistem yang dirancang cukup baik, beroperai relei dan
pemutus arus akan meleaskan mesin ini dari keseluruhan
sistem. Masalah kestabilan adalah masalah pemeliharaan
keadaan serempak dari generator-generator dan motor-motor
dalam suatu sistem, studi kestabilan terbagi dalam studi untuk
kondisi keadaan-tetap dan kondisi peralihan.
Kestabilan transien adalah kemampuan dari sistem tenaga
untuk mempertahankan sinkronisme ketika terjadi gangguan
transien yang besar. Respon sistem yang dihasilkan
menyangkut sudut rotor generator dan dipengaruhi oleh
hubungan sudut daya yang tidak linear. Kestabilan tergantung
pada kondisi awal operasi sistem dan tingkat dari gangguan
tersebut. Biasanya sistem tersebut akan diubah setelah terjadi
gangguan kondisi stabil berbeda dari sebelum terjadi gangguan.
Gambar 2.15 mengilustrasikan kondisi mesin sinkron
dalam keadaan stabil dan tidak stabil, ini memperlihatkan
respong dari sudut rotor pada kondisi stabil dan tidak stabil.
Pada kasus pertama sudut rotor meningkat menjadi maksimum,
kemudian menurun dan berosilasi dengan penurunan amplitude
hingga mencapai kondisi stabil. Pada kasus kedua sudut rotor
terus meningkat sampai kehilangan sinkron. Ketidakstabilan ini
27
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
merupakan ketidakstabilan ayunan pertama disebabkan tidak
cukupnya torsi sinkronisasi. Pada kasus ke tiga sistem stabil
pada pada ayunan pertama tapi menjadi tidak stabil akibat dari
meningkatnya osilasi pada kondisi akhir.
Gambar 2.15 Respon Sudut Rotor Terhadap Gangguan
Tansien (Santoso, 2014)
II.11 Akibat Pembebanan Trasien
Seperti yang diketahui bahwa beban kejut sifatnya tiba-
tiba, tidak dapat diperkirakan peristiwanya, dan terjadi dalam
waktu yang singkat yang berhubungan dengan frekuensi natural
sistem. Suatu transien dapat berhubungan dengan beberapa
siklus frekuensi natural sistem. Berbagai parameter digunakan
untuk mendeskripsikan mengenai perpindahan energi yang
berlangsung secara cepat yang berupa kejut seperti gaya,
akselerasi, kecepatan, atau displacement yang selalu diperlukan
untuk memperoleh waktu kejut yang ditentukan. Informasi ini
diperlukan untuk tetapi bukan sebagai hasil melainkan untuk
memperkirakan pengaruh dari kejut pada bagian tertentu dalam
sistem. Insinyur lebih tertarik untuk mengetahui pengaruh dari
sistemnya untuk aplikasi suatu kejut seperti perlakuan yang
28 Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
keras, ledakan, impak, benturan. Panjangnya, waktu, bentuk
khusus dari pengaruh kejut, dan segala hal yang mempengaruhi
respon maksimum pada strukturlah yang menjadi pertanyaan.
Karena hal ini, konsep dari getaran spektrum banyak digunakan
untuk membandingkan perubahan kejut, merancang tes
laboratorium, dan mendesain peralatan yang tahan terhadap
beban kejut.
Kejut secara mekanik merupakan suatu hal yang penting
dalam desain dan operasi mesin dan struktur karena beban
secara instan memiliki kekuatan yang lebih besar dibandingkan
dengan keadaan normal. Analisa kejut dan transien berfokus
dengan desan dari sistem agar dapat bertahan pada suatu
lingkungan atau peredam dari beban pada sistem dengan
pengepakan atau isolator untuk mengurangi kerusakan yang
disebabkan oleh beban kejut. Kerusakan yang disebabkan oleh
beban kejut akan menyebabkan kerusakan. (Broch, 1984)
Shock and Water Loading terjadi karenanya adanya
pembebanan secara tiba-tiba mengacu pada perubahan tekanan
dan aliran secara cepat yang disebabkan oleh kondisi aliran
transien dalam saluran perpipaan. Tekanan transien terjadi
secara signifikan secara cepat dapat terjadi karena pompa
ditutup secara cepat atau pompa dihentikan secara tiba-tiba.
Peristiwa transien ini bertanggung jawab atas rusaknya
peralatan, pecahnya pipa, lepasnya tekukan, dan aliran balik
dari cairan kotor ke sistem distribusi secara intrusi, selain itu hal
ini juga dapat menyebabkan kerusakan pada pompa, kelelahan
pada sistem (Boulus, n.d.)
II.12 Fatigue
Fatigue adalah kegagalan yang terjadi karena pembebanan
dinamis dan fluktuatif dengan pembebanan di bawah tegangan
luluh untuk beban statis. Fatigue merupakan kegagalan terbesar
pada kegagalan logam dan hampir 90%. Kegagalann fatigue
29
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
berbahaya, karena tidak memberikan tanda-tanda kegagalan
yang jelas. Setiap material umumnya memiliki kurva S-N,
dimana stress amplitudes sesuai dengan persamaan 2.2,
sedangkan N merupakan logaritma dari jumlah cycle.
𝜎𝑎 = 𝜎𝑟
2=
𝜎𝑚𝑎𝑥− 𝜎𝑚𝑖𝑛
2 (2.2)
Secara umum fatigue life dibedakan menjadi dua, yaitu :
low-cycle fatigue dan high-cycle fatigue. Pada low-cycle fatigue
terjadi kurang dari 104-105 cycle, sedangkan high-cycle fatigue
dari 105 hingga patah (Calister, 2009). Nitronic merupakan
salah satu logam yang digunakan sebagai bahan baku produksi
poros low pressure boiler feed pump, pada gambr 2.16 bisa
dilihat pada kurva S-N nitronic 50.
Gambar 2.16 Kurva S-N material Nitronic 50 (Caplan, 1967)
II.13 Finite Element Method
Suatu benda solid dalam proses deformasinya pada suatu
waktu dan δu= δu(x) dapat digambarkan suatu infinitesimal
dispalcement field. Menggunkan suatu persamaan turunan dari
30 Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
prinsip momen linear dan angular di atas, kita dapat
menurunkan principle of virtual work sebagai berikut
∫ 𝑇 δuδS + ∫ (𝑓 − 𝜌𝒂)δudV𝑉
= ∫ ∑ ∑ 𝜎𝑖𝑗𝛿휀𝑖𝑗𝑑𝑉3𝑖=1
3𝑖=1𝑉𝑆
(2.3)
Dimana
δ휀𝑖𝑗 = 1
2[
∂(δ𝑢𝑖)
∂𝑥𝑗+
∂(δ𝑢𝑗)
∂𝑥𝑖] (2.4)
adalah regangan infinitesimal yang diperoleh dari proses
deformasi pada suatu nilai waktu yang dihubungkan dengan
displacement.
Jika diasumsukan 𝜎𝑖𝑗 = 𝜎𝑗𝑖 dan principle of virtual work
untuk seluruh δu dari displacement dan regangan yang sesuai
𝛿휀, itu akan menjelaskan persamaan turunan dari prinsip
momen linier. Principle of virtual work digunakan dalam
pengembangan finite element method untuk analisa mekanika
solid
Jika δu merupakan displacement field yang melalui benda
solid dengan penambahan δt berdasarkan waktu. Dimana δu/ δt
= v dan nilai Dij = (1
2)(
∂𝑣𝑖
∂𝑣𝑗+
∂𝑣𝑗
∂𝑣𝑖), Dij merupakan deformation
rate) maka hubungan antara kerja-energi menjadi
∫ 𝑇 vδS + ∫ 𝑓vdV𝑉
= 1
2∫
1
2𝑉𝜌𝑣 𝑣𝑑𝑉 + ∫ ∑ ∑ 𝜎𝑖𝑗𝐷𝑖𝑗𝑑𝑉3
𝑖=13𝑖=1𝑉𝑆
(2.5)
(Rice, 2010)
II.14 ANSYS
ANSYS merupakan sebuah software berbasis finite
element methods yang memiliki kemampuan untuk
memecahkan berbagai masalah struktur, elektromagnetik dan
perpindahan panas dan digunakan oleh insinyur desain untuk
menentukan perpindahan, kekuatan, tekanan, strain, suhu dan
medan magnet. Grafis, preprocessing, solusi dan
postprocessing semua dapat dilakukan dalam software lengkap
ini. Kemampuan analitik yang luas ini telah menarik pengguna
ANSYS dari berbagai bidang industri seperti nuklir, aerospace,
31
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
transportasi, medis, petrokimia, baja, elektroknik dan
konstruksi sipil. ANSYS apdl adalah salah satu jenis ANSYS
parametric design language dan dapat digunakan untuk
membangun model dengan parameter tertentu. Pengguna
ANSYS dapat mensimualsikan model dua dan tiga dimensi
termasuk permukuaan, shells, pegas, beam dan lainnya. (Niku-
Lari, 1986)
32 Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
(Halaman Ini Sengaja Dikosongkan)
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
33
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
III.1 Diagram Alir Penelitian
Berikut ini merupakan diagram alir yang digunakan dalam
penelitian tugas akhir :
Analisa displacement akibat perubahan
pembebanan
Simulasi getaran transient
Input : Amplitudo terhadap waktu
Loadstep 20 buah
Mulai
Selesai
Membuat geometri komponen
poros Low Pressure Boiler Feed
Pump
konvergen
ya
tidak
Gambar 3.1 Diagram Alir
34 Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
III.2 Materi Penelitian
III.2.1 Objek Penelitian
Material yang digunakan pada poros pompa tersebut adalah
Nitronic 50 dengan spesifikasi sebagai berikut :
Tabel 3.1 Komposisi Kimia Nitronic 50 ( (Electroalloy, 2013)
Unsur %
Min
%
Max
Carbon - 0,006
Manganese 4,0 6,000
Phoporus - 0,040
Sulfur - 0,030
Silicon 0,2 0,750
Chromium 20,5 23,500
Nickel 11,5 13,500
Molybdenuem 1,5 3,000
Nitrogen 0,2 0,400
Columbium 0,1 0,300
Vanadium 0,1 0,300
Gambar 3.2 2D Drawing Shaft Low Pressure Boiler
Feed Pump
35
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Tabel 3.2 Sifat Mekanik Nitronic 50 (Electroalloy, 2013)
Unsur Nitronic 50
Modulus Elastisitas 199x103 MPa
Poison Ratio 0,312
Densitas (ρ) 7,88 gm/cm3
III.2.2 Peralatan Penelitian
Perlatan yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini
adalah sebagai berikut :
a. ANSYS merupakan perangkat lunak yang dapat
menyelesaikan masalah elemen hingga mulai dari
permodelan sampai dengan analisa yang memiliki
tingkat keakuratan tinggi. Digunakan pada berbagai
permasalahan yang terjadi pada suatu struktur. Di
samping itu, perangkat ini dapat menganalisa
penyebaran panas dan tegangan yang diterima oleh
suatu struktur.
III.3 Rancangan Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan pemberian beban
berdasarkan fungsi terhadap waktu terhadap poros low pressure
boiler feed pump. Dimana pembeban ini akan menunjukkan
deformasi dan unjuk kerja dari poros low pressure boiler feed
pump.
1. Percobaan 1
Tabel 3.3 Percobaan 1
Input Output
Amplitudo (17233 N) Displacement pada t = 1
Waktu (20 detik) Displacement pada t = 2
Displacement pada t = 3
Displacement pada t = 4
Displacement pada t = 5
Displacement pada t = 6
Displacement pada t = 7
36 Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Displacement pada t = 8
Displacement pada t = 9
Displacement pada t = 10
Displacement pada t = 11
Displacement pada t = 12
Displacement pada t = 13
Displacement pada t = 14
Displacement pada t = 15
Displacement pada t = 16
Displacement pada t = 17
Displacement pada t = 18
Displacement pada t = 19
Displacement pada t = 20
2. Percobaan 2
Tabel 3.4 Percobaan 2
Input Output
Amplitudo (22306 N) Displacement pada t = 1
Waktu (20 detik) Displacement pada t = 2
Displacement pada t = 3
Displacement pada t = 4
Displacement pada t = 5
Displacement pada t = 6
Displacement pada t = 7
Displacement pada t = 8
Displacement pada t = 9
Displacement pada t = 10
Displacement pada t = 11
Displacement pada t = 12
Displacement pada t = 13
Displacement pada t = 14
Displacement pada t = 15
Displacement pada t = 16
Displacement pada t = 17
Displacement pada t = 18
Displacement pada t = 19
37
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Displacement pada t = 20
3. Percobaan 3
Tabel 3.5 Percobaan 3
Input Output
Amplitudo (28025 N) Displacement pada t = 1
Waktu (20 detik) Displacement pada t = 2
Displacement pada t = 3
Displacement pada t = 4
Displacement pada t = 5
Displacement pada t = 6
Displacement pada t = 7
Displacement pada t = 8
Displacement pada t = 9
Displacement pada t = 10
Displacement pada t = 11
Displacement pada t = 12
Displacement pada t = 13
Displacement pada t = 14
Displacement pada t = 15
Displacement pada t = 16
Displacement pada t = 17
Displacement pada t = 18
Displacement pada t = 19
Displacement pada t = 20
P
Rb Rc
Gambar 3.3 Pembebanan yang Terjadi Pada Poros
0.1385 m 0.1897 m 0.262 m
D C B A
38 Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
III.4 Permodelan dengan ANSYS 16.0
Diagram alir permodelan poros Low Pressure Boiler Feed
Pump dengan menggunakan ANSYS Mechanical APDL
Release 16.0 dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
ANALYSIS
Transient
POSTPROCESSOR
1. Displacement
2. Distribusi Tegangan
Mulai
Selesai
Gambar 3.4 Diagram Alir Pemodelan
Menggunakan Software ANSYS
PREPOCESSOR 1. Modelling
2. Penentuan Element Type
3. Material Properties
4. Meshing
5. Boundary Condition
39
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
III.4.1 Permodelan poros LP BFP
Pada penelitian ini terdapat satu jenis desain poros. Desain
tersebut dibuat sesuai dengan desain yang kami peroleh dari PT.
PJB. Desain ini dibuat menggunakan software ANSYS. Tipe
elemen solid yang digunakan adalah brick 8 node 186.
III.4.2 Properti Material
Material nitonic 50 berfungsi sebagai bahan penyusun
poros LP BFP, data sifat mekanik material pada tabel
sebelumnya dimasukkan ke dalam data linear isotropik.
Pengujian fatigue dilakukan dengan pembebanan didaerah
elastik, dimana tegangan yang diberikan tidak boleh melampaui
tegangan luluh dari material. Sedangkan data kurva tegangan
regangan sebenarnya dari Nitronic 50 dimasukkan kedalam data
non linear isotropik. Hubungan kelelahan pada logam juga
dapat diketahui berdasarkan kurva SN (stress – number of
cycle), dari data tersebut dapat diketahui nilai tegangan dengan
batas siklus yang dapat dicapai.
40 Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
III.4.3 Meshing Metode meshing yang digunakan pada desain poros adalah
metode free mesh dengan ukuran 1. Berikut ini adalah geometri
dari poros yang telah dimeshing
III.4.4 Boundary Condition
Pada penelitian ini poros low pressure boiler feed pump
didukung oleh support yang derajat kebebasannya terhadap
sumbu x dan sumbu y yang diletakkan pada bagian poros yang
memiliki diameter 50 mm,
III.4.5 Analisa Gaya Sentrifugal yang Bekerja pada Poros
Analisa ini bertujuan untuk mengetahui nilai tegangan
pada poros ketika diberikan gaya. Untuk mengetahui besaran
gaya yang diterima oleh poros dengan cara membagi torsi yang
didapatkan dengan jari-jari poros
Pada analisa ini, gaya diberikan pada bagian paling depan
dan paling belakang dari poros tersebut karena bagian tersebut
Gambar 3.5 Hasil Meshing Poros LP BFP
41
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
berhubungan langsung dengan impeller dan motor dari pompa
tersebut.
III.4.6 Perhitungan Momen Bending (Analisa Statis)
Dalam proses mencari batasan tegangan yang dapat
diterima oleh poros digunakan penghitungan momen bending
yang dapat diterima oleh poros dengan acuan batas fatigue
poros. Kemudian menganalisa defleksi maksimum yang dapat
terjadi pada poros.
Setelah itu dipilih tiga tegangan yang akan digunakan pada
analisa ini yaitu 17233 N, 22306 N, dan 28025 N. Ketiga gaya
ini dipilih karena ingin mengetahui pengaruh yang ditimbulkan
ketika gaya yang terjadi pada poros terjadi disekitar daerah
antara Besarnya gaya yang digunakan pada analisa ini sebagai
berikut
Tabel 3.6 Gaya pada Analisa Ini
Load Step
(tiap detik)
Gaya (N)
17233 N 22306 N 28025 N
1 19941.98038 19941.98038 25054.25650
2 -16028.60127 -20747.20697 -26065.90896
3 16525.27946 21390.10057 26873.61315
4 -16892.65841 -21865.63097 -27471.04933
5 17127.86364 22170.07747 27853.54297
6 -17229.05481 -22301.05797 -28018.10130
7 17195.44018 22257.54763 27963.43677
8 -17027.28275 -22039.88691 -27689.97708
9 16725.89825 21649.77884 27199.86189
10 -16293.64480 -21090.27577 -26496.92601
11 15733.90451 20365.75543 25586.66945
12 -15051.05696 -19478.93844 -24476.21435
13 15731.99651 20636.28573 25583.56663
14 -16292.12145 -21088.30397 -26494.44872
15 16724.77147 21648.32036 27198.02951
16 -17026.56136 -22038.95315 -27688.80395
17 17195.12981 22257.14591 27962.02951
42 Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
18 -17229.15791 -22301.19141 -28018.26896
19 17128.37939 22170.74505 27854.38169
20 -16893.58278 -21866.82746 -27472.55255
Kemudian menentukan besarnya perubahan yang akan
diberikan pada poros tersebut dan dipilih 20 gaya yang akan
digunakan seperti di tabel 3.3. Tiap gaya ini akan dimasukkan
ke dalam satu loadstep sehingga pada analisa ini memiliki
loadstep sebanyak 20 buah. Pada masing-masing loadstep
terdiri atas 100 substep dan dengan setting write every Nth
substep, N yang digunakan adalah 10. Kemudian solve from LS
file pilih dari 1 hingga 20. Kemudian melihat displacement yang
terjadi pada poros tersebut.
III.4.7 Membandingkan Perhitungan Manual dan Hasil
ANSYS
Kemudian dilakukan proses perbandingan nilai
displacement yang diperoleh dari proses perhitungan dengan
displacement yang diperoleh dari ANSYS. Dengan melalui
proses tersebut akan diketahui pengaruh pembebanan transien
terhadap poros, dan dapat diketahui apakah deformasi yang
berlangsung terjadi di daerah elastis atau plastis.
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
43
BAB IV
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
IV.1 Analisa Gaya Sentrifugal Kerja Pompa
Sebelum dilakukan percobaan pengaruh eksitasi transient
terhadap poros Low Pressure Boiler Feed Pump dilakukan analisa
mengenai tegangan yang diterima oeh poros selama pompa ini
digunakan. Adapun gambar teknik dari poros Low Pressure Boiler
Feed Pump sebagai berikut
Gambar 4.1 Drawing Shaft Low Pressure Boiler Feed Pump
Seperti yang kita ketahui bahwa poros pada low pressure
boiler feed pump dapat berputar karena adanya gaya yang
diberikan pada poros. Poros low pressure boiler feed pump dalam
proses kerjanya menerima gaya – gaya yang mana gaya tersebut
berasal dari berat poros low pressure boiler feed pump dan berat
impellernya. Hal ini disebabkan karena poros low pressure boiler
feed pump merupakan pompa horizontal. Berdasarkan data low
pressure boiler feed pump kita dapat mengetahui torsi yang bekerja
44
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
pada pompa tersebut. Dengan menggunakan persamaan di bawah
ini :
𝑇 = 𝑃 𝑋 60
2 𝜋 𝑛
Dengan keterangan
Daya mesin (P) = 75 kW = 75000 W
Putaran (n) = 2970 rpm
𝑇 = 75000 𝑋 60
2 𝜋 2970
T = 241.266 Nm
Dengan demikian, kita dapat mengetahui gaya sentrifugal yang
dialami oleh poros low pressure boiler feed pump selama pompa
tersebut digunakan. Gaya sentrifugal ini bekerja dalam bentuk gaya
kopel (gaya berpasangan) yaitu salah satunya bernilai positif
sedangkan yang lainnya bernilai negatif. Kedua gaya ini berada
pada tegak lurus terhadap sumbu horizontal poros seperti pada
gambar berikut
F
D
F
Gambar 4.2 Ilustrasi Gaya yang Bekerja pada Poros
Gaya sentrifugal yang dialami oleh poros berbeda – beda
bergantung pada ukuran jari – jari tiap bagian porosnya. Gaya
45
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
sentrifugal dialami seluruh bagian dari poros low pressure boiler
feed pump, tetapi pada percobaan kali ini . Perhitungan gaya
sentrifugal yang diterima oleh poros sebagai berikut
𝐹 = 𝑇 (𝑀𝑜𝑚𝑒𝑛 𝑇𝑜𝑟𝑠𝑖 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑃𝑜𝑟𝑜𝑠)
𝑟 (𝑗𝑎𝑟𝑖 − 𝑗𝑎𝑟𝑖 𝑝𝑜𝑟𝑜𝑠)
Tabel 4.1 Gaya Sentrifugal pada Poros
Torsi (Nm) r /jari – jari (m) F (N)
241.266 0.01400 17233.297
241.266 0.02000 12063.308
241.266 0.02300 10489.833
241.266 0.02400 10052.757
241.266 0.02500 9650.647
241.266 0.02950 8178.514
241.266 0.02500 9650.647
241.266 0.02325 10377.039
241.266 0.02495 9669.987
241.266 0.02450 9847.599
241.266 0.02495 9669.987
241.266 0.02440 9887.958
241.266 0.02100 11488.865
Dengan demikian diperoleh data mengenai gaya sentrifugal yang
dialami oleh seluruh bagian poros low pressure boiler feed pump
ketika pompa tersebut sedang digunakan. Dari data tersebut
diketahui bahwa jari-jari poros dan gaya sentrifugal berbanding
terbalik dimana ketika jari-jari poros semakin kecil maka gaya
sentrifugal yang dialami oleh poros tersebut pun akan semakin
besar. Dari data tersebut juga diketahui bahwa bagian paling depan
atau bagian poros yang memiliki jari-jari terkecil (0.014 m)
menerima gaya sentrifugal terbesar yaitu 17233.2975 N sedangkan
46
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
yang menerima gaya sentrifugal terkecil adalah bagian poros
dengan jari-jari terbesar (0.0295 m) sebesar 8178.51406 N.
IV.2 Analisa Kemampuan Material
Pembuatan poros low pressure boiler feed pump
diperlukan pertimbangan dalam pemilihan material yang akan
digunakan dimana kriteria yang perlu dipenuhi seperti kekutan
tinggi, sifat mampu mesin yang baik, sensitivitas yang rendah
terhadap takikan yang rendah, sifat heat treatment yang baik, dan
ketahanan aus yang baik menjadi pertimbangan dalam
pemilihannya. Pada low pressure boiler feed pump di PJB Gresik
menggunakan Nitronic 50. Pada analisa ini, perlu adanya
pengkajian yang berhubungan dengan sifat mekanik dari Nitronic
50 ini dan juga ditunjang dengan data mengenai kurva stress-strain
yang dimiliki oleh Nitroni 50. Dengan demikian dapat diperoleh
kemampuan atau ketahanan yang dimiliki oleh material Nitronic
50 ini. Berikut ini sifat mekanik yang dimiliki oleh Nitronic 50
Tabel 4.2 Sifat Mekanik Nitronic 50
Sifat Mekanik Nitronic 50
Modulus Elastisitas (E) 199 x 103 MPa
Poison Ratio 0.312
Densitas (ρ) 7,88 gm/cm3
Dan berikut ini data mengenai kurva stress-strain Nitronic
Tabel 4.3 Data Kurva Tegangan Regangan Sebenarnya
Posisi Tegangan (MPa) Regangan
Linear 199 0.001
Yield 397 0.002
Ultimate 717 0.09
Fracture 152.5 0.7
Fatigue 290 -
Data-data tersebut dibutuhkan untuk melakukan simulasi
di Ansys. Dengan adanya data tersebut dapat kita dapat
melakukakan analisa secara nonlinear atau sesuai dengan grafik
47
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
stress-strain yang dimiliki oleh material tersebut sehingga kita
dapat mengetahui mengetahui batasan kemampuan dari poros
tersebut. Untuk mengetahui batasan gaya yang dapat diterima oleh
poros dengan melalui cara sebagai berikut
P
Rb Rc
Gambar 4.3 Free Body Diagram
Dengan menggunakan rumus
𝜎 = 𝑀 𝑦
𝐼 untuk mengetahui nilai Mfatigue dan Myield
Dimana M = momen bending
σ = stress
y = jarak dari garis netral
I = momen inersia
𝐼 = 𝜋𝑑4
64 untuk mengetahui nilai momen inersia poros
Maka,
𝐼 = 𝜋𝑑4
64=
𝜋 𝑥 (59𝑥10−3)4
64= 5.94508 𝑥 10−7 m4
𝑦 = 59 𝑥 10−3
2= 29.5 𝑥 10−3 m
Kemudian, mencari nilai Mfatigue dan Myield
𝑀𝑓 = 𝜎𝑓 𝐼
𝑦=
290 𝑥 106 𝑥 5.94508 𝑥 10−7
29.5 𝑥 10−3 = 5844.316 Nm
𝑀𝑦 = 𝜎𝑦 𝐼
𝑦=
397 𝑥 103 𝑥 5.94508 𝑥 10−7
29.5 𝑥 10−3 = 8000.667 Nm
Mencari nilai dari Rb dan Rc
ΣMb = 0
0.262P + 0.1897Rc = 0
0.1897Rc = -0.262P
Rc = -1.38P
0.1385 m 0.1897 m 0.262 m
D C B A
48
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
ΣMc = 0
0.4517P - 0.1897Rb = 0
0.1897Rb = 0.4517P
Rb = 2.38P
Menentukan nilai momen di tiap titik
MA = 0
MB = 0.262P
MC = +0.4517P - 0.1897Rb = +0.4517 - 0.1897(2.38) = 0.000214P
MD = 0
Karena MB memiliki nilai tertinggi maka MB = Mf = 6529.512 N,
maka akan diperoleh nilai Pf = 22306.549 N dan Py = 30536.897 N
Diperoleh diagram momen sebagai berikut
a. Ketika diberi Pfatigue
Gambar 4.4 Grafik Momen Bending ketika diberi gaya Pfatigue
49
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
b. Ketika diberi Pyield
Gambar 4.5 Grafik Momen Bending ketika diberi gaya Pyield
Mencari nilai defleksi maksimum
F
Gambar 4.6 Defleksi
Dengan menggunakan rumus
𝑦𝑦 = (−𝑃+𝑅)𝐿3
3 𝐸𝐼=
(−30536.897+50385.88) 𝑥 0.2623
3 𝑥 199 𝑥 103 𝑥 106 𝑥 5.94508 𝑥 10−7
= 0.005154 m
50
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
IV.3 Analisa Pemberian Perubahan Gaya Terhadap Waktu
Dalam analisa ini, dipilih dua bagian yaitu bagian paling
depan poros dan bagian paling belakang poros dimana bagian
paling depan memiliki jari-jari 0.014 m sedangkan bagian paling
belakang memiliki jari-jari 0.021 m. Kedua bagian ini berhubungan
dengan impeller dan motor pemutar pompa. Bagian depan dengan
impeller dan bagian belakang dengan motor pemutar pompa.
Berdasarkan Tabel 4.4, dapat diketahui besarnya gaya yang dapat
diterima oleh poros bagian depan dan bagian belakang. Pada tabel
4.1, dapat dilihat gaya sentrifugal yang bekerja pada poros ketika
pompa sedang berkerja.
Pada analisa ini, dilakukan berdasarkan permasalahan
pertama pada gambar di bawah ini
Gambar 4.7 Respon Sudut Rotor Terhadap Gangguan Tansien
(Santoso, 2014)
Pada permasalahan/kasus yang pertama dimana sudut
rotor meningkat menjadi maksimum, kemudian menurun dan
berosilasi dengan penurunan amplitude hingga mencapai kondisi
stabil. Berdasarkan dari gaya sentrifugal yg bekerja pada pompa
51
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
ketika pompa sedang bekerja maka besarnya gaya yang digunakan
pada analisa ini antara lain 17.233 N, 22.306 N dan 28.025 N. Besar
gaya tersebut dipilih karena dapat menggambarkan perkiraan
kondisi ketika awal mula alat digunakan. Berikut ini persamaan
yang digunakan untuk menentukan besarnya gaya yang diterima
oleh poros
𝐹(𝑡) = 𝐹 ∗ sin(𝜋
4∗ 𝑡) (4.1)
Waktu yang digunakan pada analisa ini sebesar 20 detik.
Analisa ini menggunakan 100 substep dan proses pencatatan
dilakukan setiap 10 substep. Analisa ini menggunakan loadstep
sebanyak 20 buah guna untuk merepresentasikan kondisi ketika
poros tersebut menerima gaya yang berubah-ubah secara terus
menerus dalam suatu satuan waktu yang singkat. Sehingga
tercapailah suatu keadaan dimana poros mengalami pembebanan
transien. Gaya yang diberikan tiap waktunya saling berkebalikan
atau gaya yang diterima oleh poros terjadi secara bolak-balik.
Dalam proses ini, seharusnya data mengenai kurva stress-
strain yang dimiliki oleh poros tersebut digunakan juga agar dapat
mengetahui berubahan yang terjadi pada poros ketika menerima
pembebanan transien. Dikarena tingkat kesesuaian yang
diperlukan tinggi sehingga memerlukan jumlah substeps yang
tinggi dan pemakaian kapasitas yang dibutuhkan untuk melakukan
percobaan ini pun sangat besar sehingga percobaan ini tidak dapat
52
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
dilakukan. Percobaan ini dilakukan hanya berfokuskan pada daerah
elastisnya saja, daerah plastisnya tidak diikut sertakan.
Gambar 4.8 Kondisi Awal dari Poros Low Pressure Boiler
Feed Pump
53
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
IV.4 Eksitasi Transien
IV.4.1 Eksitasi Transien pada Loadstep 1
Berikut ini merupakan eksitasi pertama yang terjadi pada
poros ketika menerima pembebanan transien dari masing – masing
gaya yaitu 17.233 N, 22.306 N dan 28.025 N
(a)
(b)
54
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
(c)
Gambar 4.9 Eksitasi pada Loadstep 1 ketika diberikan gaya
(a) 17.233 N (b) 22.306 N (c) 28.025 N
Dari ketiga gambar di atas menunjukkan adanya deformasi
yang terjadi pada poros dan warna pada poros tersebut
menunjukkan tingkatan dari displacement yang terjadi pada poros
tersebut. Pada bagian poros yang berwarna merah menunjukkan
bahwa bagian tersebut mengalami displacement yang lebih besar
dibandingkan dengan bagian yang lainnya. Dimana untuk
pembebanan 17.233 mengalami displacement tertinggi pada node
40 dengan besarnya displacement 2,7343 m, pada pembebanan
22.306 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 3,5393 mm, sedangkan pada pembebanan
28.025 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 4,4466 mm
55
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
IV.4.2 Eksitasi Transien pada Loadstep 2
Berikut ini merupakan eksitasi kedua yang terjadi pada
poros ketika menerima pembebanan transien dari masing – masing
gaya yaitu 17.233 N, 22.306 N dan 28.025 N
(a)
(b)
56
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
(c)
Gambar 4.10 Eksitasi pada Loadstep 2 ketika diberikan gaya
(a) 17.233 N (b) 22.306 N (c) 28.025 N
Dari ketiga gambar di atas menunjukkan adanya deformasi
yang terjadi pada poros dan warna pada poros tersebut
menunjukkan tingkatan dari displacement yang terjadi pada poros
tersebut. Pada bagian poros yang berwarna merah menunjukkan
bahwa bagian tersebut mengalami displacement yang lebih besar
dibandingkan dengan bagian yang lainnya. Dimana untuk
pembebanan 17.233 mengalami displacement tertinggi pada node
40 dengan besarnya displacement 2,8315 mm, pada pembebanan
22.306 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 3,6651 m, sedangkan pada pembebanan 28.025
mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan besarnya
tegangan 4,6047 m
57
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
IV.4.3 Eksitasi Transien pada Loadstep 3
Berikut ini merupakan eksitasi ketiga yang terjadi pada
poros ketika menerima pembebanan transien dari masing – masing
gaya yaitu 17.233 N, 22.306 N dan 28.025 N
(a)
(b)
58
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
(c)
Gambar 4.11 Eksitasi pada Loadstep 3 ketika diberikan gaya
(a) 17.233 N (b) 22.306 N (c) 28.025 N
Dari ketiga gambar di atas menunjukkan adanya deformasi
yang terjadi pada poros dan warna pada poros tersebut
menunjukkan tingkatan dari displacement yang terjadi pada poros
tersebut. Pada bagian poros yang berwarna merah menunjukkan
bahwa bagian tersebut mengalami displacement yang lebih besar
dibandingkan dengan bagian yang lainnya. Dimana untuk
pembebanan 17.233 mengalami displacement tertinggi pada node
40 dengan besarnya displacement 2,9007 mm, pada pembebanan
22.306 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 3,7547mm, sedangkan pada pembebanan
28.025 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 4,7172 mm
59
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
IV.4.4 Eksitasi Transien pada Loadstep 4
Berikut ini merupakan eksitasi keempat yang terjadi pada
poros ketika menerima pembebanan transien dari masing – masing
gaya yaitu 17.233 N, 22.306 N dan 28.025 N
(a)
(b)
60
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
(c)
Gambar 4.12 Eksitasi pada Loadstep 4 ketika diberikan gaya
(a) 17.233 N (b) 22.306 N (c) 28.025 N
Dari ketiga gambar di atas menunjukkan adanya deformasi
yang terjadi pada poros dan warna pada poros tersebut
menunjukkan tingkatan dari displacement yang terjadi pada poros
tersebut. Pada bagian poros yang berwarna merah menunjukkan
bahwa bagian tersebut mengalami displacement yang lebih besar
dibandingkan dengan bagian yang lainnya. Dimana untuk
pembebanan 17.233 mengalami displacement tertinggi pada node
40 dengan besarnya displacement 2,9439 mm, pada pembebanan
22.306 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 3,8106 mm, sedangkan pada pembebanan
28.025 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 4,7874 m
61
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
IV.4.5 Eksitasi Transien pada Loadstep 5
Berikut ini merupakan eksitasi kelima yang terjadi pada
poros ketika menerima pembebanan transien dari masing – masing
gaya yaitu 17.233 N, 22.306 N dan 28.025 N
(a)
(b)
62
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
(c)
Gambar 4.13 Eksitasi pada Loadstep 5 ketika diberikan gaya
(a) 17.233 N (b) 22.306 N (c) 28.025 N
Dari ketiga gambar di atas menunjukkan adanya deformasi
yang terjadi pada poros dan warna pada poros tersebut
menunjukkan tingkatan dari displacement yang terjadi pada poros
tersebut. Pada bagian poros yang berwarna merah menunjukkan
bahwa bagian tersebut mengalami displacement yang lebih besar
dibandingkan dengan bagian yang lainnya. Dimana untuk
pembebanan 17.233 mengalami displacement tertinggi pada node
40 dengan besarnya displacement 2,9631 mm, pada pembebanan
22.306 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 3,8354 mm, sedangkan pada pembebanan
28.025 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 4,8186 mm
63
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
IV.4.6 Eksitasi Transien pada Loadstep 6
Berikut ini merupakan eksitasi keenam yang terjadi pada
poros ketika menerima pembebanan transien dari masing – masing
gaya yaitu 17.233 N, 22.306 N dan 28.025 N
(a)
(b)
64
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
(c)
Gambar 4.14 Eksitasi pada Loadstep 6 ketika diberikan gaya
(a) 17.233 N (b) 22.306 N (c) 28.025 N
Dari ketiga gambar di atas menunjukkan adanya deformasi
yang terjadi pada poros dan warna pada poros tersebut
menunjukkan tingkatan dari displacement yang terjadi pada poros
tersebut. Pada bagian poros yang berwarna merah menunjukkan
bahwa bagian tersebut mengalami displacement yang lebih besar
dibandingkan dengan bagian yang lainnya. Dimana untuk
pembebanan 17.233 mengalami displacement tertinggi pada node
40 dengan besarnya displacement 2,9596 mm, pada pembebanan
22.306 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 3,8309 mm, sedangkan pada pembebanan
28.025 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 4,8130 mm
65
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
IV.4.7 Eksitasi Transien pada Loadstep 7
Berikut ini merupakan eksitasi ketujuh yang terjadi pada
poros ketika menerima pembebanan transien dari masing – masing
gaya yaitu 17.233 N, 22.306 N dan 28.025 N
(a)
(b)
66
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
(c)
Gambar 4.15 Eksitasi pada Loadstep 7 ketika diberikan gaya
(a) 17.233 N (b) 22.306 N (c) 28.025 N
Dari ketiga gambar di atas menunjukkan adanya deformasi
yang terjadi pada poros dan warna pada poros tersebut
menunjukkan tingkatan dari displacement yang terjadi pada poros
tersebut. Pada bagian poros yang berwarna merah menunjukkan
bahwa bagian tersebut mengalami displacement yang lebih besar
dibandingkan dengan bagian yang lainnya. Dimana untuk
pembebanan 17.233 mengalami displacement tertinggi pada node
40 dengan besarnya displacement 2,9350 mm, pada pembebanan
22.306 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 3,7990 mm, sedangkan pada pembebanan
28.025 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 4,7729 m
67
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
IV.4.8 Eksitasi Transien pada Loadstep 8
Berikut ini merupakan eksitasi kedelapan yang terjadi pada
poros ketika menerima pembebanan transien dari masing – masing
gaya yaitu 17.233 N, 22.306 N dan 28.025 N
(a)
(b)
68
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
(c)
Gambar 4.16 Eksitasi pada Loadstep 8 ketika diberikan gaya
(a) 17.233 N (b) 22.306 N (c) 28.025 N
Dari ketiga gambar di atas menunjukkan adanya deformasi
yang terjadi pada poros dan warna pada poros tersebut
menunjukkan tingkatan dari displacement yang terjadi pada poros
tersebut. Pada bagian poros yang berwarna merah menunjukkan
bahwa bagian tersebut mengalami displacement yang lebih besar
dibandingkan dengan bagian yang lainnya. Dimana untuk
pembebanan 17.233 mengalami displacement tertinggi pada node
40 dengan besarnya displacement 2,8899 mm, pada pembebanan
22.306 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 3,7406 mm, sedangkan pada pembebanan
28.025 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 4,6995 mm
69
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
IV.4.9 Eksitasi Transien pada Loadstep 9
Berikut ini merupakan eksitasi kesembilan yang terjadi
pada poros ketika menerima pembebanan transien dari masing –
masing gaya yaitu 17.233 N, 22.306 N dan 28.025 N
(a)
(b)
70
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
(c)
Gambar 4.17 Eksitasi pada Loadstep 9 ketika diberikan gaya
(a) 17.233 N (b) 22.306 N (c) 28.025 N
Dari ketiga gambar di atas menunjukkan adanya deformasi
yang terjadi pada poros dan warna pada poros tersebut
menunjukkan tingkatan dari displacement yang terjadi pada poros
tersebut. Pada bagian poros yang berwarna merah menunjukkan
bahwa bagian tersebut mengalami displacement yang lebih besar
dibandingkan dengan bagian yang lainnya. Dimana untuk
pembebanan 17.233 mengalami displacement tertinggi pada node
40 dengan besarnya displacement 2,8252 mm, pada pembebanan
22.306 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 3,6569 mm, sedangkan pada pembebanan
28.025 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 4,5944 m
71
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
IV.4.10 Eksitasi Transien pada Loadstep 10
Berikut ini merupakan eksitasi kesepuluh yang terjadi pada
poros ketika menerima pembebanan transien dari masing – masing
gaya yaitu 17.233 N, 22.306 N dan 28.025 N
(a)
(b)
72
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
(c)
Gambar 4.18 Eksitasi pada Loadstep 10 ketika diberikan gaya
(a) 17.233 N (b) 22.306 N (c) 28.025 N
Dari ketiga gambar di atas menunjukkan adanya deformasi
yang terjadi pada poros dan warna pada poros tersebut
menunjukkan tingkatan dari displacement yang terjadi pada poros
tersebut. Pada bagian poros yang berwarna merah menunjukkan
bahwa bagian tersebut mengalami displacement yang lebih besar
dibandingkan dengan bagian yang lainnya. Dimana untuk
pembebanan 17.233 mengalami displacement tertinggi pada node
40 dengan besarnya displacement 2,7412 mm, pada pembebanan
22.306 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 3,5482 mm, sedangkan pada pembebanan
28.025 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 4,4578 mm
73
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
IV.4.11 Eksitasi Transien pada Loadstep 11
Berikut ini merupakan eksitasi kesebelas yang terjadi pada
poros ketika menerima pembebanan transien dari masing – masing
gaya yaitu 17.233 N, 22.306 N dan 28.025 N
(a)
(b)
74
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
(c)
Gambar 4.19 Eksitasi pada Loadstep 11 ketika diberikan gaya
(a) 17.233 N (b) 22.306 N (c) 28.025 N
Dari ketiga gambar di atas menunjukkan adanya deformasi
yang terjadi pada poros dan warna pada poros tersebut
menunjukkan tingkatan dari displacement yang terjadi pada poros
tersebut. Pada bagian poros yang berwarna merah menunjukkan
bahwa bagian tersebut mengalami displacement yang lebih besar
dibandingkan dengan bagian yang lainnya. Dimana untuk
pembebanan 17.233 mengalami displacement tertinggi pada node
40 dengan besarnya displacement 2,6387 mm, pada pembebanan
22.306 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 3,4155 mm, sedangkan pada pembebanan
28.025 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 4,2911 mm
75
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
IV.4.12 Eksitasi Transien pada Loadstep 12
Berikut ini merupakan eksitasi keduabelas yang terjadi
pada poros ketika menerima pembebanan transien dari masing –
masing gaya yaitu 17.233 N, 22.306 N dan 28.025 N
(a)
(b)
76
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
(c)
Gambar 4.20 Eksitasi pada Loadstep 12 ketika diberikan gaya
(a) 17.233 N (b) 22.306 N (c) 28.025 N
Dari ketiga gambar di atas menunjukkan adanya deformasi
yang terjadi pada poros dan warna pada poros tersebut
menunjukkan tingkatan dari displacement yang terjadi pada poros
tersebut. Pada bagian poros yang berwarna merah menunjukkan
bahwa bagian tersebut mengalami displacement yang lebih besar
dibandingkan dengan bagian yang lainnya. Dimana untuk
pembebanan 17.233 mengalami displacement tertinggi pada node
40 dengan besarnya displacement 2,5177 mm, pada pembebanan
22.306 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 3,2584 mm, sedangkan pada pembebanan
28.025 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 4,0944 mm
77
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
IV.4.13 Eksitasi Transien pada Loadstep 13
Berikut ini merupakan eksitasi ketigabelas yang terjadi
pada poros ketika menerima pembebanan transien dari masing –
masing gaya yaitu 17.233 N, 22.306 N dan 28.025 N
(a)
(b)
78
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
(c)
Gambar 4.21 Eksitasi pada Loadstep 13 ketika diberikan gaya
(a) 17.233 N (b) 22.306 N (c) 28.025 N
Dari ketiga gambar di atas menunjukkan adanya deformasi
yang terjadi pada poros dan warna pada poros tersebut
menunjukkan tingkatan dari displacement yang terjadi pada poros
tersebut. Pada bagian poros yang berwarna merah menunjukkan
bahwa bagian tersebut mengalami displacement yang lebih besar
dibandingkan dengan bagian yang lainnya. Dimana untuk
pembebanan 17.233 mengalami displacement tertinggi pada node
40 dengan besarnya displacement 2,6420 mm, pada pembebanan
22.306 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 3,4682 mm, sedangkan pada pembebanan
28.025 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 4,2965 mm
79
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
IV.4.14 Eksitasi Transien pada Loadstep 14
Berikut ini merupakan eksitasi keempatbelas yang terjadi
pada poros ketika menerima pembebanan transien dari masing –
masing gaya yaitu 17.233 N, 22.306 N dan 28.025 N
(a)
(b)
80
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
(c)
Gambar 4.22 Eksitasi pada Loadstep 14 ketika diberikan gaya
(a) 17.233 N (b) 22.306 N (c) 28.025 N
Dari ketiga gambar di atas menunjukkan adanya deformasi
yang terjadi pada poros dan warna pada poros tersebut
menunjukkan tingkatan dari displacement yang terjadi pada poros
tersebut. Pada bagian poros yang berwarna merah menunjukkan
bahwa bagian tersebut mengalami displacement yang lebih besar
dibandingkan dengan bagian yang lainnya. Dimana untuk
pembebanan 17.233 mengalami displacement tertinggi pada node
40 dengan besarnya displacement 2,7459 mm, pada pembebanan
22.306 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 3,5540 mm, sedangkan pada pembebanan
28.025 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 4,4654 mm
81
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
IV.4.15 Eksitasi Transien pada Loadstep 15
Berikut ini merupakan eksitasi kelimabelas yang terjadi
pada poros ketika menerima pembebanan transien dari masing –
masing gaya yaitu 17.233 N, 22.306 N dan 28.025 N
(a)
(b)
82
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
(c)
Gambar 4.23 Eksitasi pada Loadstep 15 ketika diberikan gaya
(a) 17.233 N (b) 22.306 N (c) 28.025 N
Dari ketiga gambar di atas menunjukkan adanya deformasi
yang terjadi pada poros dan warna pada poros tersebut
menunjukkan tingkatan dari displacement yang terjadi pada poros
tersebut. Pada bagian poros yang berwarna merah menunjukkan
bahwa bagian tersebut mengalami displacement yang lebih besar
dibandingkan dengan bagian yang lainnya. Dimana untuk
pembebanan 17.233 mengalami displacement tertinggi pada node
40 dengan besarnya displacement 2,8276 mm, pada pembebanan
22.306 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 3,6597 mm, sedangkan pada pembebanan
28.025 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 4,5983 mm
83
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
IV.4.16 Eksitasi Transien pada Loadstep 16
Berikut ini merupakan eksitasi keenambelas yang terjadi
pada poros ketika menerima pembebanan transien dari masing –
masing gaya yaitu 17.233 N, 22.306 N dan 28.025 N
(a)
(b)
84
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
(c)
Gambar 4.24 Eksitasi pada Loadstep 16 ketika diberikan gaya
(a) 17.233 N (b) 22.306 N (c) 28.025 N
Dari ketiga gambar di atas menunjukkan adanya deformasi
yang terjadi pada poros dan warna pada poros tersebut
menunjukkan tingkatan dari displacement yang terjadi pada poros
tersebut. Pada bagian poros yang berwarna merah menunjukkan
bahwa bagian tersebut mengalami displacement yang lebih besar
dibandingkan dengan bagian yang lainnya. Dimana untuk
pembebanan 17.233 mengalami displacement tertinggi pada node
40 dengan besarnya displacement 2,8854 m, pada pembebanan
22.306 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 3,7344 mm, sedangkan pada pembebanan
28.025 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 4,6923 mm
85
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
IV.4.17 Eksitasi Transien pada Loadstep 17
Berikut ini merupakan eksitasi ketujuhbelas yang terjadi
pada poros ketika menerima pembebanan transien dari masing –
masing gaya yaitu 17.233 N, 22.306 N dan 28.025 N
(a)
(b)
86
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
(c)
Gambar 4.25 Eksitasi pada Loadstep 17 ketika diberikan gaya
(a) 17.233 N (b) 22.306 N (c) 28.025 N
Dari ketiga gambar di atas menunjukkan adanya deformasi
yang terjadi pada poros dan warna pada poros tersebut
menunjukkan tingkatan dari displacement yang terjadi pada poros
tersebut. Pada bagian poros yang berwarna merah menunjukkan
bahwa bagian tersebut mengalami displacement yang lebih besar
dibandingkan dengan bagian yang lainnya. Dimana untuk
pembebanan 17.233 mengalami displacement tertinggi pada node
40 dengan besarnya displacement 2,9189 mm, pada pembebanan
22.306 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 3,7778 mm, sedangkan pada pembebanan
28.025 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 4,7466 mm
87
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
IV.4.18 Eksitasi Transien pada Loadstep 18
Berikut ini merupakan eksitasi kedelapanbelas yang terjadi
pada poros ketika menerima pembebanan transien dari masing –
masing gaya yaitu 17.233 N, 22.306 N dan 28.025 N
(a)
(b)
88
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
(c)
Gambar 4.26 Eksitasi pada Loadstep 18 ketika diberikan gaya
(a) 17.233 N (b) 22.306 N (c) 28.025 N
Dari ketiga gambar di atas menunjukkan adanya deformasi
yang terjadi pada poros dan warna pada poros tersebut
menunjukkan tingkatan dari displacement yang terjadi pada poros
tersebut. Pada bagian poros yang berwarna merah menunjukkan
bahwa bagian tersebut mengalami displacement yang lebih besar
dibandingkan dengan bagian yang lainnya. Dimana untuk
pembebanan 17.233 mengalami displacement tertinggi pada node
40 dengan besarnya displacement 2,9273 mm, pada pembebanan
22.306 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 3,7887 mm, sedangkan pada pembebanan
28.025 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 4,7603 mm
89
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
IV.4.19 Eksitasi Transien pada Loadstep 19
Berikut ini merupakan eksitasi kesembilanbelas yang
terjadi pada poros ketika menerima pembebanan transien dari
masing – masing gaya yaitu 17.233 N, 22.306 N dan 28.025 N
(a)
(b)
90
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
(c)
Gambar 4.27 Eksitasi pada Loadstep 19 ketika diberikan gaya
(a) 17.233 N (b) 22.306 N (c) 28.025 N
Dari ketiga gambar di atas menunjukkan adanya deformasi
yang terjadi pada poros dan warna pada poros tersebut
menunjukkan tingkatan dari displacement yang terjadi pada poros
tersebut. Pada bagian poros yang berwarna merah menunjukkan
bahwa bagian tersebut mengalami displacement yang lebih besar
dibandingkan dengan bagian yang lainnya. Dimana untuk
pembebanan 17.233 mengalami displacement tertinggi pada node
40 dengan besarnya displacement 2,9110 mm, pada pembebanan
22.306 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 3,7677 mm, sedangkan pada pembebanan
28.025 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 4,7340 mm
91
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
IV.4.20 Eksitasi Transien pada Loadstep 20
Berikut ini merupakan eksitasi keduapuluh yang terjadi
pada poros ketika menerima pembebanan transien dari masing –
masing gaya yaitu 17.233 N, 22.306 N dan 28.025 N
(a)
(b)
92
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
(c)
Gambar 4.28 Eksitasi pada Loadstep 20 ketika diberikan gaya
(a) 17.233 N (b) 22.306 N (c) 28.025 N
Dari ketiga gambar di atas menunjukkan adanya deformasi
yang terjadi pada poros dan warna pada poros tersebut
menunjukkan tingkatan dari displacement yang terjadi pada poros
tersebut. Pada bagian poros yang berwarna merah menunjukkan
bahwa bagian tersebut mengalami displacement yang lebih besar
dibandingkan dengan bagian yang lainnya. Dimana untuk
pembebanan 17.233 mengalami displacement tertinggi pada node
40 dengan besarnya displacement 2,8700 mm, pada pembebanan
22.306 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 3,7147 mm, sedangkan pada pembebanan
28.025 mengalami displacement tertinggi pada node 40 dengan
besarnya tegangan 4,7340 mm
93
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
IV.2 Pembahasan
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat dilihat
pengaruh yang terjadi pada poros ketika menerima pembebanan
transien. Bagian dari poros yang menjadi tempat terjadinya
displacement terbesar berada pada node 40 yaitu pada bagian
depan dari poros tersebut. Berikut ini pengaruh pengaruh dari
tegangan transien
Tabel 4.5 Pengaruh Tegangan Transien
Load Step Displacement (mm)
17.233 N 22.306 N 28.025 N Kriteria
1 2,7343 3,5393 4,4466
5,154
2 2,8315 3,6651 4,6047
3 2,9007 3,7547 4,7172
4 2,9439 3,8106 4,7874
5 2,9631 3,8354 4,8186
6 2,9596 3,8309 4,8130
7 2,9350 3,7990 4,7729
8 2,8899 3,7406 4,6995
9 2,8252 3,6569 4,5944
10 2,7412 3,5482 4,4578
11 2,6387 3,4155 4,2911
12 2,5177 3,2584 4,0944
13 2,6420 3,4682 4,2965
14 2,7459 3,5540 4,4654
15 2,8276 3,6597 4,5983
16 2,8854 3,7344 4,6923
17 2,9189 3,7778 4,7466
18 2,9273 3,7887 4,7603
19 2,9110 3,7677 4,7340
20 2,8700 3,7147 4,6672
94
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
Gambar 4.29 Kurva displacement pada pembebanan 17.233 N
Gambar 4.30 Kurva displacement pada pembebanan 22.306 N
95
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
Gambar 4.31 Kurva displacement pada pembebanan 28.025 N
Berdasarkan analisa yang dilakukan diketahui pengaruh
yang ditimbulkan oleh eksitasi transien terhadap poros low
pressure boiler feed pump. Defleksi maksimum yang boleh terjadi
pada poros sebesar 5,154 mm yaitu tepat ketika mencapai titik
yield. Ketika poros diberi gaya sebesar 17.233 N, 22.306 N dan
28.025 N terjadi defleksi tetapi defleksi yang terjadi pada poros
tersebut masih termasuk dalam kategori aman karena deformasi
yang dialami oleh poros bersifat elastis dimana setelah gaya
tersebut selesai atau hilang poros akan kembali ke bentuk
semulanya.
Berdasarkan kurva displacement pada gaya 17.233 N,
22.306 N dan 28.025 N diperoleh bahwa displacement terbesar
terjadi pada load step 5 yaitu dimana nilai displacement-nya
sebesar 2,9631 mm, 3,8354 mm dan 4,8186 mm
Poros ini memiliki fatigue stress sebesar 22.306 N dimana
poros akan mengalami displacement sebesar 3,8354 mm. Ketika
poros mengalami deformasi lebih dari 3,8354 mm, poros akan
96
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
mengalami kegagalan atau patah karena poros menerima
pembebanan yang dinamis atau berulang. Proses ini disebut
sebagai kegagalan fatigue.
Pada analisa ini terdapat kekurangan yaitu tidak
dimasukan respon tegangan regangan sehingga efek plastis tidak
diperhitungkan. Hal ini dikarena perlunya jumlah elemen yang
banyak untuk mencapai konvergensi, sementara diperlukan
memori yang besar untuk melakukan penelitian tersebut. Hasil
percobaan ini hanya dapat menggambarkan deformasi poros secara
plastis
Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
97
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan
Berdasarkan percobaan dan analisa yang telah dilakukan
maka dapat ditarik kesimpulan mengenai analisa eksitasi transien
yang dilakukan pada poros low pressure boiler feed pump yaitu
1. Poros bagian depan merupakan bagian poros yang
mengalami displacement yang tertinggi, menunjukkan
bahwa tegangan akibat beban transien terkonsentrasi di
bagian depan yaitu pada node 40
2. Dengan pembebanan sebesar 17.233 N, 22.306 N, dan
28025 N menyebabkan terjadi defleksi elastis pada poros
dimana nilai defleksi tertinggi sebesar 2,9631 mm, 3,8354
mm dan 4,8186 mm
3. Batas defleksi pada titik yield sebesar 5,154 mm
4. Ketika poros mengalami defleksi lebih dari 3.8354 mm,
poros akan mengalami kegagalan atau patah yang
disebabkan pembebanan yang diterima oleh poros bersifat
dinamis atau berulang. Peristiwa ini disebut kegagalan
fatigue
V.2 Saran
Beberapa saran yang diajukan penulis untuk perbaikan
pada penelitian selanjutnya karena terdapat kekurangan dalam
tugas akhir ini yaitu
a. Melakukan penelitian di lapangan untuk memastikan
kesesuaian antara penelitian yang telah dilakukan dan
pemodelannya.
b. Untuk penelitian selanjutnya data mengenai kurva stress-
strain diikutsertakan agar diperoleh deformasi yang lebih
nyata
98 Laporan Tugas Akhir
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
c. Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya menggunakan
personal computer yang berkapasitas besar sehingga
proses analisa bisa berjalan dengan baik
xxiii
DAFTAR PUSTAKA
Boulus, P. F., t.thn. Shock and Water Hammer Loading.
Broch, J. T., 1984. Mechanical Vibration and Shock Measurement.
2nd penyunt. Denmark: Bruel and Kjaer.
Brook, C. R. & Choudhury, 2002. Failure Analysis of Engineering
Material. New York: McGraw Hill.
Calister, W. D., 2009. Material Science and Engineering. USA:
John Wiley & Sons.
Caplan, I. L., 1967. Mechanical Properties and Seawater
Behaviour of Nitronic 50 (22 Cr-13 Ni-5 Mn) Plate.
s.l.:Naval Ship Research and Development Centre.
Dr. Abdul Hamid, B. E. M., 2012. Praktikal Vibrasi Mekanik Teori
dan Praktik. Yogyakarta: Graha Ilmu.
Gusniar, I. N., 2014. Optimalisasi Sistem Perawatan Pompa
Sentrifugal Di Unit Utility PT.ABC. s.l.:Jurnal Ilmiah Solusi
Vol. 1 No.1.
Karyasa, T. B., 2011. Dasar - Dasar Getaran Mekanis.
Yogyakarta: Andi Yogyakarta.
Khurmi, R. S. & K.Gupta, J., 2005. A Textbook of Machine Design.
New Delhi: Eurasia Publishing House.
LDS-Dactron, 2003. Basic of Structural Testing Analysis.
s.l.:LDS-Group.
Ledezma, D., t.thn. Transient Vibration of The Single Degree of
Freedom System.
Niku-Lari, A., 1986. Structural Analysis Systems. s.l.:Elsevier.
Prayitno, A. A., Suhendra & Herudin, 2013. Analisis Arus dan
Tegangan Transien Akibat Pelepasan Beban pada Sisi
Primer Transformator Unit 5, Unit 6 dan Unit 7 Suralaya.
Rice, J. R., 2010. Solid Mechanics.
Rosyid, 2010. Perencanaan Pompa Sentrifugal Pengisi Ketel di
PT. Indah Kiat Serang. Solo: Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
xxiv
Santoso, P., 2014. Analisis Kestabilan Transien Penerapan
Distributed Generation pada Sistem Kelistrikan Wilayah
Bengkulu.
Sari, A., 2013.
Susanto, H., Durrijal, H. & Semesta, L., 2009. Mengenal dan
Memahami Proses Operasi PLTGU. Jakarta: Pt. Lintang
Pancar Semesta.
Thomson, W. T., 1986. Teori Getaran Dengan Penarapan.
Jakarta: Erlangga.
xxv
BIODATA PENULIS
Penulis yang bernama lengkap
Eldwin dilahirkan di Jakarta, 3 Mei 1995,
merupakan anak pertama dari 3
bersaudara. Penulis telah menempuh
pendidikan formal di TK Strada Budi
Luhur, SD Strada Budi Luhur II, SMP
Marsudirini Bekasi dan SMA Negeri 103
Jakarta. Setelah lulus dari SMA penulis
melanjutkan studinya melalui jalur
SBMPTN di Jurusan Teknik Material dan
Metalurgi Institut Teknologi Sepuluh
Nopember pada tahun 2013 terdaftar
dengan NRP 2713100077. Di Teknik Material dan Metalurgi
penulis memilih bidang pemodelan. Penulis sejak kuliah aktif
mengikuti organisasi di Media dan Informasi HMMT, dan Indocor
SC-ITS. Selesainya tugas akhir ini mengantarkan penulis
memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) pada Jurusan Teknik
Material dan Metalurgi Institut Teknologi sepuluh Nopember
Surabaya.
Email: [email protected]
No.Hp: +6281297056300
xxvi
(Halaman Ini Sengaja Dikosongkan)